PROGRAMA ANALÍTICO. Horas de práctica: 2 Construcción Elaboró: MC Abraham Cárdenas T. Horas trabajo adicional: 5 Revisó: MC Abraham Cárdenas T.

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PROGRAMA ANALÍTICO

A) Nombre del Curso

Geodesia

B) Datos básicos del curso

Semestre:

^IV Línea curricular Generación y colecta de información topográfica

Clave: 3817 ^Carácter: Teórico/practica

Clasif. CACEI: Ciencias de la Ingeniería ^Tipo: Obligatoria

Área: Civil Horas de teoría: 3

Carrera: Ingeniería en Topografía y Construcción

Horas de práctica: 2 Elaboró: MC Abraham Cárdenas T. Horas trabajo adicional: 5

Revisó: MC Abraham Cárdenas T.

Ing. Juan M. Cerda Méndez

Créditos: 8

Fecha: Junio 2011 Materias de requisito: 3810. Astronomía para el Posicionamiento

Función del curso:

Esta materia es una herramienta fundamental en los conocimientos del alumno. Siendo una ciencia la geodesia, los conocimientos que se transmiten proporcionan bases solidas físicas y matemáticas, que servirán esencialmente para el desarrollo de soluciones de las diversas aplicaciones de la geomática y la Topografía

C) Objetivos del curso

Objetivos

generales Al finalizar el curso el estudiante será capaz de:

1. Conocer las principales áreas de la geodesia.

2. Conocer los conceptos generales en los cuales se apoya la geodesia.

3. Conocer las diferentes metodologías de levantamientos geodésicos.

4. Conocer las bases teóricas sirviendo al tratamiento de los datos de la geodesia.

Objetivos

específicos Unidades Objetivo específico

1. Introducción Conocer el panorama del ámbito de la geodesia 2. El campo gravífico terrestre Conocer el potencial gravífico terrestre y sus

afectaciones sobre los estudios geodésicos 3. Descripción general de las

metodologías utilizadas en geodesia

Familiarizarse con las diferentes metodologías utilizadas en geodesia

4. Geometría del elipsoide de

revolución Conocer los elementos esenciales de la geodesia esferoidal y desarrollar la serie de cálculos esenciales sobre la geometría del elipsoide de revolución.

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5. Cálculos sobre el elipsoide Desarrollar los diferentes cálculos en problemáticas frecuentes sobre el elipsoide de revolución 6. Sistemas de referencia en

altitud Conocer , establecer y utilizar, los sistemas de referencia verticales en aplicaciones de la geodesia 7. Transformaciones de de

coordenadas cartesianas Desarrollar las diferentes transformaciones de coordenadas cartesianas (ortogonales) 8. Datums geodésicos y las

transformaciones Conocer la generación de los datums geodésicos y la transformación entre estos

9. Sistemas de coordenadas

terrestres Conocer los diferentes sistemas de coordenadas terrestres utilizados en geodesia, así como sus transformaciones entre estos

D) Contenidos y métodos por unidades y temas

Unidad 1 (Introducción)

^{3 hrs}

Tema 1.1 Conceptos generales Tema 1.2 Histórico de la geodesia

Tema 1.3 Diferentes modelos para representar la tierra Subtemas 1.3.1 Subdivisiones de la geodesia Lecturas y otros

recursos Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, resolver problemas indicados por el maestro, lecturas complementarias relacionadas con el tema e investigación en internet

Métodos de enseñanza Presentaciones digitales Actividades de

aprendizaje Trabajos de investigación, conferencias, tareas, realización de ejercicios en clase, realización de proyectos y reportes

Unidad 2 (El campo gravífico terrestre)

^{5 hrs}

Tema 2.1 Introducción

Tema 2.2 La gravedad y el campo gravífico terrestre Tema 2.3 Superficies equipotenciales y gravedad Tema 2.4 Medidas de la intensidad de la gravedad Tema 2.5 Elementos de geodinámica

Subtemas 2.2.1 Fuerzas de la gravedad 2.2.2 Potencial gravitacional 2.2.3 Potencial centrifugo 2.3.1 El geoide

2.4.1 Métodos absolutos de la determinación de la gravedad 2.4.2 Métodos relativos de la determinación de la gravedad 2.4.3 Determinación de estaciones gravimétricas

2.4.4 Corrección por los efectos de las mareas 2.5.1 Origen de las desviaciones de la vertical Lecturas y otros

recursos Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, resolver problemas indicados por el maestro, lecturas complementarias relacionadas con el tema e investigación en Internet

Métodos de enseñanza Presentaciones digitales, desarrollo de ejercicios, estudios de casos Actividades de

aprendizaje Trabajos de investigación, conferencias, tareas, realización de proyectos y reportes

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Unidad 3 (Descripción general de las metodologías utilizadas en geodesia)

15 hrs Tema 3.1 Determinación de las cantidades astronómicas

Tema 3.2 Determinación de las coordenadas geodésicas horizontales Tema 3.3 Redes geodésicas horizontales

Tema 3.4 Determinación de las dos componentes de la desviación de la vertical y de la ondulación del geoide

Tema 3.5 Determinación de las cantidades ξ, η y N a partir del modelo del geoide gravimétrico mexicano

Tema 3.6 Reducción de las medidas angulares de distancias sobre el elipsoide con la ayuda de las cantidades ξ, η y N

Tema 3.7 Determinación de de las alturas (H y h)

Subtemas 3.1.1 Rol de las cantidades astronómicas en geodesia 3.1.2 Latitud y longitud astronómicas (Φ, Λ)

3.2.1 La latitud geodésica (φ) 3.2.2 La longitud geodésica (λ) 3.3.1 La triangulación

3.3.2 La trilateración

3.3.3 El procedimiento poligonal Lecturas y otros

recursos Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, resolver problemas indicados por el maestro y lecturas complementarias relacionadas con el tema Métodos de enseñanza Presentaciones digitales, estudios de casos y uso de software

Actividades de

Unidad 4 (Geometría del elipsoide de revolución)

^{12 hrs}

Tema 4.1 Geodesia esferoidal Tema 4.2 Geometría de la elipse Tema 4.3 El elipsoide de revolución

Tema 4.4 Sistemas de coordenadas ligadas al elipsoide Tema 4.5 Coordenadas geodésicas y la transformación

Tema 4.6 Radios de curvatura en un punto de la superficie del elipsoide de revolución.

Tema 4.7 Longitud de un arco de meridiano sobre el elipsoide Tema 4.8 Cálculo de la longitud de un arco de paralelo.

Tema 4.9 Superficie de un cuadrilátero sobre la superficie del elipsoide Subtemas 4.2.1 Definiciones relativas a la elipse

4.2.2 Parámetros de la elipse

4.2.3 Curvatura y radio de curvatura de una elipse en función de φ 4.3.1 Definiciones relativas al elipsoide de revolución

4.3.2 Ecuaciones de un elipsoide de revolución 4.3.3 Parametrización del elipsoide

4.4.1 El sistema cartesiano ortogonal 4.4.2 El sistema geodésico normal

4.5.1 Transformación φ λ h (geodésicas) → x y z (cartesianas) 4.5.2 Transformación x y z (cartesianas) → φ λ h (geodésicas) 4.6.1 Radio de curvatura siguiendo un meridiano

4.6.2 Radio de curvatura siguiendo una sección normal perpendicular al meridiano

4.6.3 Radio de curvatura de una sección normal siguiendo un azimut 4.6.4 Radio medio de curvatura en un punto

4.7.1 Distancia entre dos puntos situados sobre un mismo meridiano (arco de meridiano)

4.7.2 Latitud geodésica φ en función de la longitud del arco de meridiano 4.7.3 Longitud de un arco de circulo de latitud

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Lecturas y otros

Métodos de enseñanza Presentaciones digitales , uso de software e investigación por parte de los alumnos

Actividades de

Unidad 5 (Cálculos sobre el elipsoide)

^{10 hrs}

Tema 5.1 Definición de los problemas de la geodesia horizontal

Tema 5.2 Determinación y cálculo de la distancia desde el ecuador a cualquier latitud Tema 5.3 Determinación y cálculo de la distancia entre dos meridianos a cualquier latitud.

Tema 5.4 Situaciones de una línea geodésica con respecto a las secciones normales mutuas Tema 5.5 Cálculo de diferencia de Latitud y Longitud.

Tema 5.6 Cálculo del Azimut Geodésico Inverso.

Subtemas 5.1.1 Solución del problema directo (Método de Vincenty) 5.1.2 Solución del problema indirecto

recursos Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, resolver problemas indicados por el maestro, lecturas complementarias relacionadas con el tema Métodos de enseñanza Presentaciones digitales, uso de software e investigación por parte de los

alumnos Actividades de

Unidad 6 (Sistemas de referencia en altitud)

^{5 hrs}

Tema 6.1 Nivelación

Tema 6.2 Cotas geopotenciales Tema 6.3 Alturas ortométricas Tema 6.4 Alturas normales Tema 6.5 Alturas geodésicas

Subtemas 6.1.1 Nivelación geométrica

6.3.1 Determinación de las alturas ortométricas 6.4.1 Interpretación geométrica

6.5.1 Determinación de las alturas geodésicas Lecturas y otros

Métodos de enseñanza Presentaciones digitales, uso de software e investigación por parte de los alumnos

Actividades de

Unidad 7 (Transformaciones de coordenadas cartesianas (ortogonales))

15 hrs Tema 7.1 Transformaciones lineares

Tema 7.2 Transformaciones escalares Tema 7.3 Matrices ortogonales Tema 7.4 Matrices de reflexión Tema 7.5 Matrices de rotación

Tema 7.6 Transformación de coordenadas a cuatro parámetros Tema 7.7 Transformación de coordenadas a siete parámetros

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Subtemas 7.5.1 Matrices de rotación elementales

7.5.2 Construcción de una matriz de rotación cualquiera 7.5.3 Matrices de rotación elementales

7.5.4 La inversa de una matriz de rotación

7.7.1 Casos especiales de la transformación a siete parámetros 7.7.2 Bursa-Wolf Vs. Molodensky-Badekas

Métodos de enseñanza Presentaciones digitales, uso de software e investigación por parte de los alumnos

Actividades de

Unidad 8 (Datums geodésicos y las transformaciones)

^{5 hrs} Tema 8.1 Datum vertical

Tema 8.2 Datum horizontal local Tema 8.3 Datum global

Tema 8.4 Transformación del datum

Subtemas 8.1.1 Parámetros que definen el datum vertical 8.2.1 Parámetros que definen el datum horizontal 8.2.2 Establecimiento de un datum horizontal

8.3.1 Parámetros de los diferentes datums en evolución (NAD 27, NAD 83, ITRF92, ITRF97, ITRF00)

8.4.1 Variaciones de las coordenadas geodésicas (φ λ h) en función de las variaciones de los parámetros del elipsoide de referencia

8.4.2 Método directo 8.4.3 Método diferencial

8.4.4 Transformación del datum a siete parámetros 8.4.5 Transformación del datum a tres parámetros 8.4.6 Transformación del datum de NAD27 a NAD83 Lecturas y otros

Métodos de enseñanza Presentaciones digitales, estudios de casos y uso de software Actividades de

Unidad 9 (Sistemas de coordenadas terrestres)

^{10 hrs}

Tema 9.1 Definiciones

Tema 9.2 Sistemas de coordenadas terrestres

Subtemas 9.2.1 Movimiento del polo terrestre 9.2.2 Sistema terrestre medio

9.2.3 Sistema geocéntrico terrestre y sistema local 9.2.4 Sistema orbital

9.2.5 Transformación entre sistemas geocéntrico y local-horizontal 9.2.6 Transformación entre los dos sistemas locales

Métodos de enseñanza Presentaciones digitales, uso de software

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Actividades de

E) Estrategias de enseñanza y aprendizaje

El curso se imparte por conferencias cinco horas por semana. Sesiones de ejercicios, de demostraciones que complementan la presentación de las nociones teóricas propias a la geodesia.

El estudiante deberá familiarizarse con la investigación bibliográfica y con la navegación sobre Internet.

El estudiante deberá familiarizarse con la práctica de ejercicios y la resolución de problemas.

F) Evaluación y acreditación

Elaboración y/o presentación de: Periodicidad Abarca Ponderación

Primer examen parcial 20 sesiones 1.1 – 3.7 20%

Segundo examen parcial 20 sesiones 4.1 – 5.6 20%

Tercer examen parcial 20 sesiones 6.1 – 7.7 20%

Cuarto examen parcial 20 sesiones 8.1 – 9.2 20%

Examen ordinario Examen general

o trabajo final 20%

TOTAL 100%

G) Bibliografía y recursos informáticos

Textos básicos

MILLAN, G. J.M. Geodesia y Topografía, Ed. JM Ediciones, ISBN 978-84-611-2412-1, 2006 BOMFORD, G. Geodesy, 3rd Edition, Oxford Press, 1971.

LEICK, A., GPS Satellite Surveying, 2nd Edition,John Wiley & Sons, Inc. 1995.

LEVALLOIS, J.J. Géodésie générale, Tomes I et II, Éditions Eyrolles, Paris 1969-1970.

MORITZ, H. Physical Geodesy, Freeman Publishing Co., S.F. 1967.

TORGE, W. . Geodesy. 2nd Edition, Walter de Gruyter, N.Y. 1991.

VANICEK P. and E.J. KRAKIWSKY. Geodesy: The Concepts, 2nd Edition, North Holland, 1986.

P.S. ZAKATOV CURSO DE GEODESIA SUPERIOR EDITORIAL MIR

MANUEL MEDINA PERALTA INTRODUCCIÓN A LA GEODESIA GEOMÉTRICA EDITORIAL LIMUSA