Introducción

A continuación se van a describir los distintos sistemas geodésicos de referencia existentes en la actualidad y aquellos que se utilizan y se utilizarán en el futuro en obras de Ingeniería Civil en España, debido a su importancia, fundamental, en la ejecución de este tipo de obras.

Todos los datos observados por los distintos métodos geodésicos y topográficos deben ser referidos a un sistema geodésico de referencia en el que se lleva a cabo los cálculos necesarios con el fin de obtener coordenadas de puntos sobre la superficie terrestre.

La Geodesia desde el siglo XVIII estableció un sistema de referencia basado en una superficie geométrica, elipsoide de revolución, a la cual se referirán las coordenadas elipsoidales (sistema de referencia bidimensional) de un punto y se establece un sistema de referencia altimétrico para obtener la tercera coordenada de dicho punto, es decir, se tiene un sistema de referencia bidimensional y un sistema de referencia unidimensional (Sevilla, 1999).

Se debe señalar que los sistemas geodésicos de referencia han sido locales, es decir, cada país establecía su propio sistema. Una vez concluida la II Guerra Mundial se trata de determinar un sistema de referencia para Europa Occidental a partir de la compensación conjunta de las redes geodésicas de los países europeos conocido con el nombre de ED50, cuyo elipsoide asociado es el internacional Hayford 1924. El Punto Astronómico Fundamental está en Potsdam, Alemania, 1950 y el meridiano origen de longitudes el de Greenwich.

En España, el decreto nº 2992/1968, por el que se aprueban las bases para una nueva reglamentación de la cartografía militar, en su base cuarta dice “Se utilizará como elipsoide de referencia el Internacional o de Hayford, el datum europeo (Potsdam), la proyección Universal Transversa de Mercator (UTM) y su correspondiente cuadrícula.”

De igual forma, el decreto nº 2303/1970, dispone en su artículo primero: “para la revisión y nueva edición del Mapa Topográfico Nacional a escala 1:50000 y para la restante cartografía que publique el Instituto Geográfico y Catastral, se adopta como reglamentaria la proyección Universal Transversa de Mercator (UTM), única que será utilizada en lo sucesivo. La distribución en husos y zonas será la internacional”.

En la década de los años cincuenta tanto Hotine como Molodensky defienden y apuestan por un sistema de referencia tridimensional el cual toma su auge cuando comienza la geodesia espacial. Desde el lanzamiento de los primeros satélites artificiales (el Sputnik I fue lanzado en 1957) (Brooks, 1979) han ido desarrollándose modernos sistemas de referencia geodésicos globales con mayor o menor fortuna.

En la actualidad cada vez está más extendido el uso de técnicas de medidas espaciales en el ámbito de la Ingeniería Civil. Dichas técnicas utilizan sistemas geodésicos de referencia

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globales mientras que la cartografía suele estar referida a un sistema local, por lo que surge el problema de transformación de sistemas geodésicos de referencia, es decir, a partir de datos obtenidos en un sistema global, con las medidas realizadas mediante técnicas GNSS (Sistema de Navegación Global por Satélite), transformar las coordenadas al sistema oficial de nuestro país, lo que puede originar en ocasiones algunas confusiones.

El Real Decreto 1071/2007, de 27 de julio regula el sistema geodésico de referencia oficial de España, el cual será el ETRS89 (Sistema de Referencia Terrestre Europeo 1989), sustituyendo al sistema de referencia ED50 sobre el que actualmente se está compilando toda la cartografía oficial en el ámbito de la España Peninsular y las Islas Baleares, y el sistema REGCAN 95 para las Islas Canarias lo que permitirá una completa integración de la cartografía oficial española con los sistemas de navegación y la cartografía de otros países europeos.

Para cartografía terrestre, básica y derivada, a escalas mayores de 1:500000, se adopta el sistema de referencia de coordenadas ETRS-Transversa de Mercator.

Se tomará como referencia de altitudes los registros de nivel medio del mar en Alicante para la Península y las referencias mareográficas locales para cada una de las islas. El sistema está materializado por las líneas de Nivelación de Alta Precisión.

A partir del 1 de enero del año 2015 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 dispone ese Real Decreto (Consejo Superior Geográfico).

Uno de los problemas fundamentales a los que se enfrenta la Geodesia es pues, dotar de coordenadas a puntos de la superficie terrestre respecto a un Sistema Geodésico de Referencia, procurando reflejar las características de dicha superficie.

Para abordar ésta cuestión, comencemos recordando que, para la definición de un sistema de referencia en el espacio es necesario fijar un origen y la dirección de tres ejes que no estén en un mismo plano. Suele elegirse convencionalmente tres ejes que definan un sistema cartesiano ortogonal OXYZ.

En el caso de la Tierra, ésta gira en torno a un eje con velocidad casi uniforme y se asemeja a un elipsoide de revolución, por ello, ambos elementos se incorporan como constituyentes del sistema de referencia, no obstante, la Tierra no es sólida sino elástica, al tiempo que la distribución de su masa en sus componentes gaseosa, líquida y sólida no es simétrica, lo que introduce deformaciones temporales en su figura e irregularidades en la rotación, esto constituye un problema añadido. Por otro lado, cuando se realizan observaciones, las coordenadas obtenidas en los distintos sistemas definidos dependen del instante de observación, puesto que los sistemas de referencia no están fijos en el espacio (Leick, 1995).

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Las leyes del movimiento de Newton tienen validez si están referidas a un sistema fijo en el espacio (sistema inercial), o a un sistema que esté en movimiento uniforme rectilíneo (equivalente a un sistema inercial). No existe sistema alguno que verifique exactamente estas hipótesis, por lo que resulta preciso definir sistemas que se aproximen lo más posible a un sistema inercial denominados Sistemas Convencionales.

Desde el punto de vista de la Geodesia clásica, los sistemas geodésicos de referencia eran locales planteando una clara diferenciación entre sistemas planimetricos y sistemas altimétricos, pero con la aparición de la Geodesia espacial los sistemas geodésicos de referencia se configuran como globales y tridimensionales.

Los grandes avances en precisión logrados por las modernas técnicas de observación así como los estudios sobre la rotación de la Tierra han permitido que se revisen las definiciones sobre sistemas de referencia. Así nos encontramos con nuevas definiciones de un Sistema de Referencia Celeste Internacional, fijo en el espacio, un Sistema de Referencia Terrestre Internacional, fijo en la Tierra, y un Sistema de Referencia Intermedio de la fecha, en movimiento.