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lunes, 19 de junio de 2017

MITOS Y VERDADES DE GPS ¿Determinar superficies con navegador?

X CONGRESO NACIONAL Y VII LATINOAMERICANO DE AGRIMENSURA

SANTA FE, 22 al 25 de Octubre del 2008.


Autores: Eduardo Huerta, Aldo Mangiaterra y Gustavo Noguera

LAS TENDENCIAS

            Se ha producido un hecho un tanto curioso, aunque no demasiado. Tal como pasa con numerosas siglas vinculadas a la tecnología moderna, GPS se ha convertido en una expresión de uso público, es mas, podría decirse de uso popular, así es que, por ejemplo, acompaña la propaganda de teléfonos celulares.
            Estamos pues ante una sigla conocida y difundida.
            ¿ Qué hay detrás de ella ?

            Antes de pasar a otros significados, incluyendo algunos mitos, tratemos de ver su significado principal.

            A partir de la utilización de GPS y particularmente de haberse completado la dotación de satélites en 1994, se ha hecho posible, para la actividad profesional, la vinculación a un único sistema de referencia, geocéntrico, de alcance mundial, de todos los puntos ubicados sobre el planeta terrestre o por encima de él, sean de origen natural o cultural, fijos o móviles. Es decir se ha hecho posible la GEORREFERENCIACIÓN.

            Esto significa que no sólo es posible identificar cada punto del espacio por sus coordenadas sino también que es posible correlacionar información vinculada al espacio territorial, aún cuando ella provenga de distintas fuentes y de distintas épocas.
            Tal hecho potencia enormemente el uso de herramientas disponibles, como por ejemplo los SIG (Sistemas de Información Geográfica), pero además, teniendo en cuenta los acelerados avances tecnológicos que, entre otros, nos brinda la informática y la electrónica, abre horizontes hace poco insospechados que modifican nuestra cultura profesional.


            Tratemos de identificar algunas tendencias:
  • Tanto GPS, como las Estaciones Totales o los escáneres laser, proveen información directamente espacial, miden vectores o, lo que es lo mismo, proveen coordenadas tridimensionales; es decir que vamos pasando de una técnica en que para conocer la realidad espacial, predominaba la medición separada de planimetría y altimetría, a otra en que a partir de la información espacial, si hace falta, la separamos en horizontal y vertical
  • Coherente con lo anterior el desarrollo de software va dejando de ser propio de una técnica de medición, para pasar a integrarlas a todas ellas, incorporando la información de diverso origen, con capacidad de producir ajustes y de transformar coordenadas entre diferentes marcos de referencia (por ejemplo geocéntricas y locales), como también convertirla de una a otra forma de expresión (como por ejemplo cartesianas, geodésicas o planas)
  • GPS, hoy por hoy predominante, va pasando a ser parte de un sistema más amplio, llamado GNSS (Sistema Global de Navegación Satelital), en el que intervienen el GLONASS ruso, ya operable, se incorpora el Galileo europeo (con dos satélites en fase experimental) y se prevén otros.
  • Este sistema está en constante evolución por lo que están ya en práctica mejoras de la precisión y la seguridad, se experimentan otras y, en definitiva, lo previsible es que no se pueda prever la magnitud de los cambios posibles, aún en el mediano plazo
  • Las estaciones permanentes GNSS han pasado a ser la mejor forma de materializar un marco de referencia geodésico
  • La densificación de las estaciones permanentes y la posibilidad de acceso a Internet desde receptores satelitales van configurando un futuro en que el RTK (posicionamiento en tiempo real) se convertirá en una de las principales formas de trabajo
  
TECNOLOGIA Y CULTURA

            Como históricamente sucede, lo que en un principio constituye un cambio tecnológico, tarde o temprano deviene en cambio cultural; en este caso más temprano que tarde.
            GPS ha permitido la Georreferenciación y ello permite, valga la licencia, expresar “el mundo”, a través de coordenadas.
            Hay algunos ejemplos muy ilustrativos:
-       oportunamente un juez federal nos solicitó un peritaje para determinar lo acumulado en la memoria de un navegador GPS; de allí surgió una trayectoria desde un punto próximo a la ciudad de Rosario hasta un punto pasando la frontera con el Paraguay, luego un intervalo de dos horas y, posteriormente, la reversión aproximada de la trayectoria inicial, todo ello a algunos cientos de metros de altura; después nos enteramos que se trataba de un navegador secuestrado junto con una avioneta en una causa por contrabando
-       todos recordarán, a fines del año 2007, el encuentro de altos dirigentes políticos en Venezuela, con motivo de la pactada liberación de rehenes de las FARC colombianas; en aquel momento el dato del cual pendía la concreción de tal operativo eran “las coordenadas”

      ¿Qué pretendemos señalar con tales ejemplos?
            Que “las coordenadas” han rebasado largamente el limitado espacio propio y específico de quienes nos dedicamos a producir información sobre el territorio y han pasado a incorporarse al lenguaje, es decir a la cultura, por ejemplo, en tales casos, del ámbito judicial, periodístico, político o diplomático.

LAS VERDADES
           
Si comenzamos por las verdades debemos decir que se trata de un cambio fabuloso, en plena expansión, con el cual se pueden alcanzar casi todas las precisiones necesarias para producir excelente información territorial.
            Podríamos decir que se trata de una tecnología que no sólo está en movimiento sino que, paradójicamente nos permite tener noción del movimiento en el cual estamos.
¿Qué queremos decir con esto?
Hace pocos días, un egresado de nuestra Facultad, preguntando por nuestras actividades actuales afirmó: “lo que es seguro es que la Facultad está siempre en el mismo lugar”; y le contestamos que no es así. Desde que la Estación Permanente GPS denominada UNRO funciona ininterrumpidamente se ha podido detectar que la Facultad se ha desplazado, en el mundo, aproximadamente 7 centímetros.
Los movimientos de la corteza terrestre, hasta hace poco imposibles de mensurar en gran parte del planeta, hoy se conocen con precisión de pocos milímetros y, para aquellas actividades de carácter científico o por ejemplo  de prevención sísmica, es posible determinar cuatro coordenadas: latitud, longitud, altura y velocidad de desplazamiento. Es decir que, las tres primeras coordenadas, si se quiere hablar de pocos milímetros son válidas sólo para una época determinada.
Pero esta anécdota no es por supuesto lo más importante. Lo más importante es el inmenso campo de aplicaciones en que presta servicios el posicionamiento satelital.

LAS APLICACIONES
           
Comencemos por la Ley Nacional de Catastro, la que en su  ARTICULO 5º define categóricamente:
“Son elementos de la parcela:
I) Esenciales:
a) La ubicación georreferenciada del inmueble.”
            En definitiva son las coordenadas las que definen la forma, dimensión y ubicación del inmueble. La mensura tradicional, referida tan sólo a elementos de dudosa permanencia y de identificación en casos dificultosa, irá siendo reemplazada por aquella que, además de identificar la parcela en forma biunívoca, permite correlacionar unas parcelas con otras, obteniendo un catastro geométrico adecuadamente representativo de la realidad y, por tanto, de enorme utilidad para un sinfín de actividades y políticas que requieren tal instrumento.

            Son también las coordenadas las que definen los límites jurisdiccionales estableciendo claridad en la definición de distritos, departamentos, provincias y por supuesto países.
           
            Ha pasado a ser esencial el uso del posicionamiento satelital en las obras de ingeniería, particularmente aquellas cuyo mayor desarrollo es a cielo abierto, como son las obras viales, las represas hidroeléctricas, las líneas de transporte de energía, los oleoductos y gasoductos, la exploración y explotación petrolífera.

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En tal sentido cabe mencionar la “Propuesta de normas y especificaciones técnicas para mediciones topográficas y geodésicas en las obras públicas” efectuada por el Ingeniero Agrimensor Armando Del Bianco en la Conferencia Internacional realizada en la ciudad de Córdoba en setiembre de 2006, la cual establece en el punto 3.1 “…la necesaria obligatoriedad de georreferenciar todo proyecto de Obra Pública en un Sistema Unico y Mundial de Referencia.”
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            La proximidad geográfica nos ilustra magníficamente al respecto. Toda la concreción de la obra “Conexión Física Rosario-Victoria”, atravesando el ancho del Río Paraná, con una extensión de 60 Km., contó con el uso de GPS como herramienta fundamental de replanteo, tanto de pilotes como de puentes o terraplenes.

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            Y así podemos seguir enumerando la minería a cielo abierto, por citar una de las actividades de mayor despliegue en cuanto a movimiento de suelos.
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Otro tanto sucede con la navegación en todas sus versiones: marítima, fluvial, aérea y, en el último período la generalización de la navegación terrestre, la que, por otra parte, por razones de seguridad, requiere la actualización permanente de la cartografía urbana.

            Podríamos continuar señalando diversas actividades en que el posicionamiento satelital se ha impuesto ya como herramienta fundamental; sin perseguir ese objetivo que podría resultar abrumador y un tanto reiterativo, no queremos dejar de mencionar una aplicación que, por su importancia, por su proyección en el tiempo, por su significación productiva o porque es de importante desarrollo en la zona en que vivimos, resulta fundamental; nos referimos a la llamada “Agricultura de Precisión”,

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es decir “….es posible georreferenciar y aplicar los insumos con dosis variables en puntos o áreas de coordenadas geográficas conocidas.” (ver el libro Agricultura de Precisión en www.iica.int)
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            Apenas recorremos esa, como otras publicaciones o concurrimos a las agroexposiciones, vemos que las coordenadas, obtenidas mediante posicionamiento satelital, son la base de la agricultura de avanzada.
            Conocemos el relato de un profesional de la agrimensura que, mediante la elaboración de modelos digitales de terreno, producidos a partir de posicionamiento satelital, con intervención interdisciplinaria de profesionales de la agronomía, sectoriza las explotaciones agrarias de acuerdo a sus pendientes, asesorando así a los productores sobre zonas óptimas para el cultivo, zonas mejorables mediante tratamientos físico-químicos de conveniencia económica y zonas no redituables para agricultura.
            O conocemos también los innumerables relatos de personas que, navegador GPS mediante, efectúan determinaciones de superficies sin estar en condiciones de discriminar en qué casos esas determinaciones son válidas y en qué casos no llegan a proporcionar la información adecuada; tema al que nos vamos a referir mas en detalle al final de la exposición.

LOS MITOS

            Como siempre, cuando un avance tecnológico se incorpora a la cultura general, lo hace cargado de todos sus aportes pero llevando en su mochila aquellas propiedades que, por ser extraordinarias, suelen conducir a su exageración y en muchos casos también dar rienda suelta a la fantasía.
            ¡ Es satelital ! Y eso parece estar indicando algo todopoderoso.
            De tal modo nos encontramos no sólo con la idea de que es suficiente recorrer un campo con un navegador GPS para no necesitar otra cosa cuando se quiere conocer su superficie.
            Se difunde también la errónea idea de que las coordenadas obtenidas con GPS son exactas, y por tanto no están sujetas a análisis de precisión, no hay margen de incertidumbre.
            Probablemente la máxima exageración aparecida en los últimos tiempos es asignarle a GPS garantías de seguridad física, particularmente en el caso del servicio de taxis, confundiendo la contribución a la seguridad que efectivamente GPS brinda, con una inimaginable garantía de la misma.
            Y, entre los mitos, está el de creer que el equipamiento es capaz, por sí mismo, de producir los resultados deseados, sin intervención de un manejo inteligente de los equipos y el software, subestimando así la necesidad de analizar la información obtenida, de efectuar las correcciones necesarias, de desechar los valores inaceptables. En tanto ello no se haga se prescinde de lo más importante, que es la labor del profesional
           
¿ Y LA AGRIMENSURA ?
           
En medio de tal cambio tecnológico, de tal cambio cultural ¿dónde está parada la Agrimensura?
Debe quedar claro que, a nuestro juicio, la agrimensura es la profesión mejor preparada para hacer suyos tales avances.
Está claro que la cuestión no se reduce al manejo inteligente de un navegador GPS.
Liderar ese cambio, dentro del ámbito que la profesión puede abarcar, requiere de algunas condiciones materiales sin las cuales se hace imposible.
A modo de síntesis podemos decir que hace falta contar con:
·         equipamiento
·         software
·         marco de referencia
Tales condiciones son insoslayables, aunque existen diversas maneras de acceder a las mismas; no pretendemos detenernos aquí en propuestas para su resolución.
            Pero la otra condición, absolutamente insoslayable es contar con profesionales preparados y dispuestos a afrontar tal desafío, con iniciativa e inventiva. Es la llamada “materia gris”, el conocimiento humano especializado, el que debe gobernar la tecnología y no prestarse a ser apéndice de ella.
            Desde luego que surgen contradicciones, y no pequeñas.
            La primera contradicción que salta a la vista es entre la capacidad económica del profesional individual y el costo de los equipos necesarios.
            La segunda contradicción es la que está planteada por una parte entre una insuficiente formación (en el caso de los nuevos profesionales), o la carencia de formación propia de los egresados de camadas anteriores y por el otro lado la necesidad del conocimiento tanto de las nuevas tecnologías como de la recuperación de conceptos fundamentales de la geodesia, adaptados a las nuevas necesidades, pero que otrora eran propios del manejo de muy pocos especialistas. Hoy todos debemos ser geodestas. Es inmensamente más fácil obtener los datos; pero sigue siendo imprescindible poder manejarlos.
            La tercera contradicción está planteada entre el requerimiento creciente de georreferenciación y la en casos insuficiente, en casos inadecuada, red de apoyo oficial necesaria a tal fin.
            Quizá pueda hablarse de una cuarta contradicción, cuando surgen dificultades para la tramitación en organismos oficiales, pero no es motivo de este trabajo analizar el tema, puesto que requeriría de otras consideraciones previas.
            Tales contradicciones no son ni pequeñas ni fáciles de resolver.
            Hay que comprender que en algunos casos se produce desazón y, en los peores, la reacción es de rechazo, de enfrentamiento; llega a producirse una paradoja: la innovación tecnológica que facilita la labor y abre nuevos campos a la acción profesional, llega a verse como una dificultad, como una especie de enemigo que se interpone y dificulta.
            Para no ser complacientes debemos decir también que, en no pocos casos, es el amor, pero el amor a la rutina, la principal dificultad para hacer de los cambios patrimonio propio y bagaje enriquecedor.

ENTRE LO VOLUNTARIO Y LO OBLIGATORIO

            Para superar tales contradicciones aparecen diferentes respuestas. Desde ya son altamente meritorias las de algunos profesionales que han logrado “pegar el salto”. Sin embargo, planteado el problema en general ¿es suficiente con la voluntad del profesional?.
            Creemos que deben ponerse en juego las posibilidades y potencialidades de todos los actores institucionales, particularmente colegios profesionales, universidades y entes gubernamentales.

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            Seguramente debe ser motivo de comentario en otros trabajos de este Congreso la propuesta de una acreditación profesional periódica, es decir la obligatoria actualización de los conocimientos, verificada ante entes públicos, que habilite la continuidad del ejercicio profesional.
            Tal propuesta seguramente será debatida y sus conclusiones incidirán en futuros planteos.
            Sin perjuicio de ello, y sin abrir aquí opinión al respecto, nos permitimos sugerir otras posibilidades que también pueden contribuir.
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            Quizá lo que las distingue es el carácter asociativo de las mismas; la integración de profesionales en grupos es una manera que ha dado resultado en no pocos casos, pero es a la integración de esfuerzos institucionales a la que consideramos la opción más poderosa.
            A modo de experiencia en ese sentido nos parece que se puede mencionar la decisión del Colegio de Profesionales de la Agrimensura de la Provincia de Santa Fe, Distrito Sur, que ha comprado equipamiento GPS para otorgar su uso a los profesionales matriculados y la realización, a partir de tal compra, de un curso para los usuarios, desde la Escuela de Agrimensura de la Universidad Nacional de Rosario, cuyo dictado está a cargo del Grupo de Geodesia Satelital, cuyos componentes somos firmantes de esta presentación.

¿DETERMINAR SUPERFICIES CON NAVEGADOR?
           
            Volviendo a la pregunta que acompaña al título: la hemos elegido porque es uno de los usos mas difundidos del posicionamiento satelital (por parte de proveedores comerciales y de otras profesiones): calcular superficies agrarias mediante navegadores GPS. Debemos, y nos debemos, una respuesta desde la Agrimensura.
Partimos de algunas premisas: hoy por hoy, mediante GPS, se puede obtener una precisión del orden de los 15 metros en la posición espacial 
            con un solo receptor
            efectuando una sola observación
            con resultado instantáneo
en el 95% de los casos
la precisión es algo mejor en horizontal, alrededor de los 10 metros
y se puede mejorar un poco promediando las observaciones de varios minutos

En el trabajo se muestra una sencilla planilla electrónica que permite estimar, para esos casos, el margen de error posible en la determinación de la superficie de parcelas, considerando diferentes tamaños y formas de la superficie a medir.

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El diseño de la planilla está basado en el artículo “Estimación del error en la determinación de la superficie de una parcela”, cuyos autores son José Nogales Galán, María Polo García y Tomás Cortés Ruiz, publicado en la revista Topografía y Cartografía, Nº 121, que edita el Colegio de Ingenieros Técnicos en Topografía de España.
Partiendo del planteo matemático allí presente, se han desarrollado algunas fórmulas que permiten exponer diferentes casos.
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Se trata siempre de polígonos regulares, por lo cual los resultados son válidos para tener una idea aproximada al respecto.
Las variables que intervienen son las siguientes:
  • error estimado en la posición horizontal de cada vértice (lo fija el usuario de la planilla)
  • longitud del lado en metros (cuatro casos: 100, 500, 1000 y 5000 metros)
  • cantidad de lados (cuatro casos: 5, 6, 7 u 8 lados)
 Los resultados que se obtienen son:
  • error en la superficie (expresado en Ha)
  • superficie total del polígono (expresado en Ha)
  • error superficial relativo (expresado en % )
 La planilla puede ser fácilmente ampliada a otros casos típicos, mas allá de los 16 presentados.
La primera conclusión que salta a la vista es que el error superficial relativo aumenta notoriamente a medida que disminuye la superficie.
La otra conclusión es que depende del fin al cual está orientada la determinación de superficie para considerar aceptable el margen de incertidumbre existente.
Puede pensarse que si el fin es la fijación de precio para una operación inmobiliaria, particularmente en la zona sojera, un error relativo del 1% puede ser intolerable; pero si el fin es conocer la capacidad de soporte de cabezas de ganado de un campo, el mismo error relativo carece de importancia.
Es decir que, en cada caso, y de acuerdo a los fines de la determinación superficial, el uso del navegador podrá ser aceptado o deberá recurrirse a medios más precisos.
Por último, debe tenerse en cuenta que ya existe en otras regiones del mundo y está proyectada en la nuestra para un futuro cercano, una sensible mejoría en la precisión de la determinación de coordenadas en absoluto, es decir con un solo receptor, lo que incluye a los navegadores.

Con carácter ilustrativo se muestra una salida de la planilla mencionada, en la cual se adopta 10 metros como estimación de error posible en el posicionamiento de los vértices.


ESTIMACION DE ERROR EN EL CALCULO DE SUPERFICIE









POLIGONO REGULAR DE m LADOS DE LONGITUD L








ep : error en la posición horizontal

es : error en la superficie









ep
L
m
es
superficie total
es

metros
metros

en Ha
Ha
en %

10
100
5
0.18
1.72
10.5

10
100
6
0.21
2.60
8.2

10
100
7
0.24
3.63
6.6

10
100
8
0.26
4.83
5.4

10
500
5
0.90
43.01
2.1

10
500
6
1.06
64.95
1.6

10
500
7
1.19
90.85
1.3

10
500
8
1.31
120.71
1.1

10
1000
5
1.81
172.05
1.1

10
1000
6
2.12
259.81
0.8

10
1000
7
2.38
363.39
0.7

10
1000
8
2.61
482.84
0.5

10
5000
5
9.05
4301.19
0.2

10
5000
6
10.61
6495.19
0.2

10
5000
7
11.92
9084.78
0.1

10
5000
8
13.07
12071.07
0.1



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