SISTEMA DE REFERENCIA VERTICAL EUROPEO

SISTEMA DE REFERENCIA VERTICAL EUROPEO
1 INTRODUCCIÓN
La subcomisión IAG para Europa (EUREF) inició en 1994 sus actividades para el
desarrollo y establecimiento del sistema europeo de altitudes, empezando por la
unificación de las redes de nivelación europeas.
De acuerdo con la resolución Nº 3 del simposio de EUREF de 1994 en Varsovia,
el objetivo del proyecto United European Leveling Network (UELN) fue establecer un
datum vertical único para Europa a nivel decimétrico y expandirlo simultáneamente lo
más lejos posible a los países del Este de Europa. Los resultados del ajuste finalizados
en 1998 se distribuyeron a los países participantes bajo el nombre de UELN-95/98.
En el simposio EUREF del año 2000 una primera definición del sistema de referencia
vertical europeo, European Vertical Referente System (EVRS) se adoptó, la realización
de ese sistema de referencia se basó en la solución UELN-95/98 y se llamó Marco de
referencia vertical europeo 2000, EVRF2000.
La Red de Referencia Vertical Europea (EUVN) se preparó paralelamente al
EULN. Es una red estática integrada por puntos GPS, de nivelación y observaciones
del nivel del mar desde mareógrafos. En base a los proyectos UELN y EUVN fue
posible establecer las relaciones entre el datum de la UELN, situado en Ámsterdam, y
el datum vertical de cada país europeo.
Después de la solución EVRF2000 muchos países incorporaron nuevas redes
de nivelación nacionales a la base de datos UELN, por lo que una nueva realización
del EVRS fue calculada y publicada bajo el nombre de EVRF2007.
Por último hay que decir que se pretende que el EVRS sea cinemático, es decir,
que exista información sobre la velocidad de desplazamiento vertical del marco de
referencia.
2 ANTECEDENTES
2.1 Red de nivelación unificada de europa (UELN)
El punto de inicio del proyecto UELN-95 fueron los datos del UELN-73 (base de
datos con observaciones de redes de nivelación nacionales de diferentes países
centralizadas a principios de los años 80), con los que se repitió, en un primer paso, el
ajuste de 1986. Los pesos se obtuvieron a partir de la estimación de la varianza en
función del equipo de observación para el ajuste, en el que cada red nacional fue
considerada como un grupo.
La expansión del UELN-95 se llevó a cabo en dos pasos cualitativamente
diferentes:
-
Sustitución de los datos de cualquier bloque de red que formaba parte del
UELN-73 que dispusiera de nuevas observaciones (por lo general estas
nuevas observaciones constituían densificaciones de los bloques). Esto se
llama expansión intensiva.
-
Añadiendo nuevos bloques de red nacionales de Europa Central y del Este
que no formaban parte del EULN-73, llamado expansión extensiva.
El manejo de datos y el ajuste se llevaron a cabo en el centro de cálculo de
UELN en el Bundesant für Kartographie und Geodäsie (BKG) de Leipzig (actualmente
sigue siendo el centro EUVN/UELN).
1
El ajuste de los números geopotenciales se realiza sin constreñimientos,
enlazándolo al punto de referencia de UELN-73 (mareógrafo de Amsterdam). Para el
ajuste del UELN se utilizó el programa HOENA desarrollado en el BKG.
En Enero de 1999 la versión del ajuste EULN-95/13 se reenvió a los países
participantes como solución EULN-95/98, Figura 1.
Figura 1: EULN-95/98.
Los parámetros del último ajuste: UELN-95/16, diferentes a los anteriores, son
los siguientes:
-
número de puntos fijos: 1
número de incógnitas: 3617
número de mediciones: 5066
grados de libertad: 1449
redundancia media: 0,286
desviación típica a posteriori por Km.: 1,10 Kgal · mm
Atendiendo a la configuración de la red UELN-95/16 existen algunas lagunas
que se deberán resolver en siguientes etapas:
-
Algunos de los datos más antiguos del UELN que se encuentran en Europa
Occidental proceden del UELN-73. Algunos países están repitiendo las
observaciones de las redes de nivelación o han establecido nuevas de mejor
configuración. Esos bloques de red de UELN deberían reemplazarse para
aumentar la precisión general. Por otro lado, la repetición de la observación
de una red de nivelación ofrece la oportunidad de iniciar una red europea
de altitudes cinemáticas. La base de datos del UELN está preparada para
almacenar más de una época.
-
El cierre de la red alrededor del mar Báltico será un paso importante para
mejorar la parte del UELN en Escandinavia. La siguiente condición para
ello es la inclusión de los Estados Bálticos en el UELN.
-
La inclusión de un segundo desnivel entre Francia y Gran Bretaña con
mediciones a través del eurotúnel.
2
Desde 1998 UELN se extendió, a partir de las redes de nivelación nacionales, a
Estonia y Letonia (1999), Rumania (2000) y Lituania (2001). En 2002 se reemplazó la
red de Suiza antigua.
2.2. La red de referencia vertical europea (EUVN)
El objetivo práctico inicial del proyecto EUVN es unificar diferentes datums
europeos de altitudes. Además este proyecto debía ser la base para preparar un
sistema de referencia de altitudes cinemáticas para Europa y conectar altitudes de
nivelación con altitudes GPS.
En todos los puntos del EUVN serán observadas coordenadas tridimensionales
en ETRS-89 y números geopotenciales Cp=W0 UELN – WP, con lo que EUVN está
materializando un marco de referencia geométrico-físico. Junto con los números
geopotenciales se proveerán altitudes normales HN=cP/γm (γm es el valor medio de la
gravedad entre el elipsoide y el teluroide).
El proyecto EUVN contribuyó a la realización del datum vertical europeo y a
conectar diferentes niveles marítimos de los océanos europeos respecto al trabajo ya
elaborado por el PSMSL (Servicio permanente de medida del nivel del mar) ofreciendo
una contribución notable en el camino hacia la determinación de un sistema de
altitudes absoluto mundial.
Tres tipos de grupos de observación son necesarios:
-
Medidas GPS para determinación de altitudes elipsoidales en todos los
puntos EUVN definidos.
-
Nivelaciones entre emplazamientos del EUVN y los puntos nodales del
UELN para determinación de altitudes físicas de todos los puntos definidos
del EUVN.
-
Observaciones del nivel del mar en las estaciones de mareógrafos.
En total el EUVN consiste en unos 196 emplazamientos: 66 EUREF y 13
emplazamientos permanentes nacionales de GPS, 54 estaciones UELN y UPLN (Unified
Precise Levelling Network of Central and Eastern Europe), y 63 mareógrafos, Figura 2.
Figura 2: Los puntos negros constituyen el EVRS.
3
2.2.1 Observaciones GPS
Las observaciones GPS para EUVN se llevaron a cabo entre el 21 y el 29 de
Mayo de 1997. Se usaron tres tipos de receptores: 35 Turbo Rogue, 134 Trimble SSI o
SSE y 51 Ashtech Z12. El intervalo se estableció en 30 segundos y la máscara de
elevación en 5º. La campaña se desarrolló sin incidencias.
Tras la campaña de EUVN se realizó el preproceso de datos en 9 centros de
cálculo (PPC), comprobando la consistencia de los datos y la información auxiliar.
Finalmente, el objetivo del centro de análisis (AC) GPS del EUVN debía consistir en
procesar los datos de una subred especial, ya que la red EUVN completa se debía
dividir en función de los tipos de receptor y regiones.
Diez instituciones europeas estaban preparadas para contribuir como Centros
de Análisis (AC). Se decidió, en septiembre de 1999, la subdivisión sobre la que
trabajar. El AC de Croacia se responsabilizó del análisis de la distribución de los
puntos y de la investigación de las derivas introducidas al usar distintos tipos de
antenas GPS. Simultáneamente a la campaña EUVN 97 se llevó a cabo la campaña
GPS del nivel del Mar Báltico (BSL). Esta campaña fue procesada en el instituto
geodésico finlandés.
El instituto astronómico de la universidad del Berna y el BKG realizaron el
cálculo final de la solución GPS del EUVN.
Los centros de análisis obtuvieron distintos tipos de solución para estudiar la
influencia de los diferentes procesos de cálculo en el resultado final. Los tres tipos
principales de solución fueron:
-
15 grados sin ponderación: solución estándar de máxima prioridad. Se
usaron datos hasta un ángulo de elevación de 15 grados para generar este
tipo de solución. Corresponde al usado en la red permanente EUREF en el
momento de la campaña EUVN.
-
5 grados con ponderación en función de la elevación: datos hasta un
ángulo de elevación de 5 grados. Peso w = cos2(z), donde z es el ángulo
cenital del satélite.
-
Ponderación en función del satélite: los ficheros de órbitas precisas del IGS
(en formato SP3) contienen datos precisos para cada satélite. Estos datos se
pueden usar en la ponderación con el programa Bernese. No todos los
centros de análisis realizaron este tipo de ponderación, por lo que la
solución combinada no se llegó a generar.
La pregunta de que solución debería ser la oficial del EUVN97 (no ponderada a
15 grados o ponderada a 5), se discutió durante el Analysis Center Workshop en
Wettzell, Alemania, (2-3 de Abril de 1998): se seleccionó como oficial la de 15 grados
sin ponderar. Se tomaron en cuenta los siguientes aspectos:
-
La comparación de las componentes en altitud de los puntos redundantes
en ambas soluciones mostraron ser más repetitivas en la solución de 15
grados.
-
No todos los emplazamientos del EUVN97 tuvieron disponibles satélites por
debajo de 15 grados en la misma cantidad y calidad. En ciertos sitios era
realmente difícil aumentar el número de observaciones en esas condiciones,
mientras que en otros, la cifra se incrementaba en un 20 %. Además, las
coordenadas obtenidas por la red GPS del EUVN97 pudieron ser menos
homogéneas para la solución de 5 grados.
4
-
La dependencia de las variaciones del centro de fase de la antena respecto
de la elevación no es bien conocida por debajo de los 10 grados. La
introducción de errores pobremente definidos podría llevar a otros errores
sistemáticos adicionales.
-
No se tiene la suficiente experiencia aún sobre el comportamiento de los
modelos troposféricos ante muy bajas elevaciones.
La solución final se constriñó a las coordenadas ITRF96 (época 1997.4) de 37
estaciones con una desviación típica a priori de 0.01 mm para cada componente de la
coordenada. Como consecuencia las coordenadas resultantes de estos puntos de
referencia son prácticamente idénticas a los valores de ITRF96 para esas 37
estaciones.
Una comparación de las soluciones combinadas del BKG y de AIUB mostraron
que ambas soluciones eran idénticas.
Para gran cantidad de aplicaciones prácticas es útil tener disponibles las
coordenadas en ETRS89. Para conseguir la conformidad con otros proyectos, las
relaciones generales entre ITRS y ETRS fueron usadas.
2.2.2 Observaciones de nivelación
Con el fin de alcanzar los objetivos, es necesario conectar las estaciones del
EUVN mediante nivelaciones con puntos de las redes de nivelación.
Las altitudes son relacionadas, por tanto, a la solución UELN 95/98. Para islas
y países que no están conectados a EULN, las altitudes están dadas en datums locales
obtenidos a partir de lecturas mereográficas o redes de nivelación locales. Para todas
las estaciones se obtuvieron altitudes de nivelación y altimétricas (GPS sobre
ETRS89/97.4), por lo que la ondulación del geoide deducida se puede comparar con la
que predecía el modelo de geiode continental EGG97.
2.2.3 Observaciones mareográficas
Dado que el EUVN es una red estática de altitudes, será necesario conocer el
valor medio del nivel del mar en relación a las mediciones de los mareógrafos en la
época de la campaña GPS del EUVN 1997.5 (en futuros usos será de utilidad disponer
de valores mensuales medios sobre un periodo de varios años).
El PSMSL, como miembro de la Federación de Servicio de Análisis de Datos
Astronómicos y Geofísicos (FAGS), es en principio el encargado de la recolección de
esos datos. La información enviada al banco de datos del PSMSL está disponible, por
lo general, para el proyecto EUVN. La información completa sobre la conexión entre
los mareógrafos y los vértices GPS se pudo establecer únicamente para 54 de las 79
EUVN estaciones mareográficas.
2.3 Relaciones de transformación entre sistemas de altitudes europeos y el UELN
En Europa existen tres tipos de altitudes distintas (normales, ortométricas y
normal-ortométricas). Ejemplos de ortométricas serían las de Bélgica, Dinamarca,
Finlandia, Italia, Suiza o la Península Ibérica. Hoy en día, las altitudes normales son
usadas en Francia, Alemania, Suecia y la mayoría de países de Europa Oriental. En
Noruega, Austria y en los países de la antigua Yugoslavia se usan la normalortométricas. Figura 3.
5
Figura 3. Países donde se utilizan las altitudes
ortométricas (naranja), normales (rojo) o
normal-ortométricas (verde).
Figura 4. Diferencias entre los sistemas de referencia
verticales locales de cada país y UELN95/98.
El datum vertical se determina a partir del nivel medio del mar, el cual es
estimado en una o varias estaciones de mareógrafos. Las estaciones de este tipo de los
sistemas nacionales europeos de altitudes se localizan en varios océanos y mares
interiores: Báltico, Mar del Norte, Mediterráneo, Mar Negro, Océano Atlántico. Las
diferencias entre estos niveles de mar pueden llegar a ser del orden de bastantes
decímetros. La causa de esto son las distintas separaciones que hay entre la superficie
oceánica y el geoide.
Gracias a los proyectos UELN y EUVN fue posible establecer la relación entre el
punto cero de la UELN (Ámsterdam) y los respectivos puntos cero de cada país, la
Figura 4 muestra la distribución de los parámetros de transformación medios entre
los sistemas nacionales de altitudes y el UELN.
Si las diferencias en un país no son lo suficientemente constantes, se
determinan los parámetros para una transformación de 3 parámetros, es decir, se
ajusta un plano.
3 EL SISTEMA DE REFERENCIA VERTICAL EUROPEO (EVRS)
En 1999, el Spatial Reference Workshop celebrado en Francia, recomendó a la
Comisión Europea de sistemas de referencia que para la componente altimétrica:
-
Se adoptaran los resultados de las iniciativas EUVN/UELN, cuando
estuvieran disponibles, como definición para el datum vertical.
-
Se incluya el sistema de referencia EUVN en las especificaciones de los
productos que debe ofrecer la Comisión Europea (proyectos, contratos, etc.)
-
Que se recomiende a todos los miembros el uso del sistema de referencia
vertical Europeo (recomendaciones, documentos oficiales, etc.)
Al grupo de trabajo técnico, Technical Working Group (TWG), de
la
subcomisión de la IAG para Europa (EUREF) se le encargó la definición del Sistema de
Referencia Vertical Europeo así como la descripción de su realización. Así en el año
2000 se estableció el sistema de referencia vertical europeo 2000 (EVRS2000) cuyo
marco (EVRF2000) era la solución UELN95/98.
6
En el simposio EUREF de 2007 en londres, se le encargó al TWG la preparación
de las especificaciones y convencionalismos para una nueva definición del EVRS y su
realización EVRF2007.
3.1 Definición
El EVRS es un sistema de referencia cinemático altimétrico/gravimétrico
(basado en altitudes geopotenciales), definido por los siguientes convencionalismos:
-
El datum vertical es la superficie equipotencial (WO = cte) del campo
gravífico terrestre que pasa por el mareógrafo de Amsterdam.
-
Las componentes altimétricas son las diferencias ∆WP entre el potencial del
campo gravífico terrestre en P (WP) y el potencial del punto cero del EVRS,
WO. La diferencia de potencial es el número geopotencial CP. WO-WP = CP. Se
considera que las altitudes normales son equivalentes a los números
geopotenciales, en cuyo caso se deberá usar el elipsoide GRS80 para los
cálculos.
-
Siguiendo las resoluciones de la IAG, el sistema EVRS es un sistema zerotidal (se debe conservar en las medidas la parte de deformación permanente
de la Tierra debida al efecto indirecto, de deformación, de las mareas
terrestres).
Esta definición del EVRS es equivalente a la definición del EVRS2000 y no se
prevén cambios.
3.2 El Marco de Referencia Vertical Europeo (EVRF2000)
El EVRS se materializa por el valor de número geopotencial o altitud normal de
los puntos de la UELN 95/98 extendidos a Estonia, Letonia, Lituania y Rumanía, en
relación al punto fundamental localizado en Ámsterdam. Por lo tanto los números
geopotenciales y altitudes normales de UELN 95/98 se renombran como EVRF2000.
3.2.1 Realización del datum
1. El datum vertical del EVRS es materializado por el nivel medio del mar del
Normaal Amsterdams Peil (NAP), por lo que el número geopotencial del NAP es
cero.
2. Para parámetros y constantes relacionadas se debe usar el elipsoide de
referencia GRS80. Por lo tanto, el valor del potencial gravífico del punto NAP,
WNAP se fijará al valor normal del GRS80.
WNAP = U OGRS 80
3. El datum del EVRF2000 se fija por el número geopotencial, y altitud normal
equivalente, del punto de referencia de la UELN nº 000A2530/13600 (sería el
equivalente al NP1 de las redes españolas).
3.2.2 El ajuste de UELN 95/98
El valor final de las cotas geopotenciales se ajustó al valor del punto de
referencia NAP, pero utilizando el ajuste de la red UELN 95/13 (solución enviada a los
países miembros y conocida como UELN95/98). Por lo tanto, los parámetros del ajuste
oficial UELN 95/98 son:
- número de puntos fijos: 1
- número de incógnitas: 3063
7
-
número de mediciones: 4263
grados de libertad: 1200
redundancia media: 0,281
desviación típica a posteriori por Km.: 1,10 Kgal · mm
Valor medio de la desviación estándar de las diferencias de número
geopotencial calculadas: 6.62 kgal . mm.
-Valor medio de la desviación estándar de los números geopotenciales
calculados (altitudes): 19.64 kgal. mm.
Las altitudes normales Hn son calculadas a partir de la expresión Hh = CP/ γ ,
donde γ es el valor medio de la gravedad normal sobre la normal elipsoidica entre el
elipsoide y el teluroide, que se debe determinar utilizando la expresión:

γ = γ O 1 − (1 + f + m − 2 f sin 2 ϕ )

H H2 
+

a a2 
Donde γO se calcula a partir de la fórmula de Somigliana, H es la latitud
aproximada del punto de cálculo, la latitud se da en el sistema ETRS89 y el resto de
valores elipsoidales pertenecen al GRS80.
3.2.3 Relaciones entre la definición y la realización del EVRS
El potencial gravífico terrestre en el punto NAP se calcula como:
REAL
WNAP
= WO + ∆WSST + ∆WTGO
Donde ∆WSST es el potencial de la topografía marina en el mareógrafo de Ámsterdam
en relación a un geoide que cumpa WO = UO, y ∆WTGO es la variación de potencial entre
REAL
el valor medido para el punto NAP ( WNAP ) y el valor real del nivel medio del mar en el
mareógrafo de Ámsterdam (desviación entre la observación y la realidad).
Por lo tanto la relación entre el datum EVRS y su realización en el marco
EVRF2000 se expresa como:
REAL
∆WEVRS = WNAP
− WNAP
REAL
= WNAP − U OGRS 80
= U O − U OGRS 80 + ∆WSST + ∆WTGO
∆WEVRS será el offset para un posible sistema altimétrico de referencia mundial:
La relación entre el sistema europeo y uno mundial donde WO=UO necesita el
conocimiento de la superficie topográfica marina y la desviación en el punto NAP en
conexión con el potencial normal del elipsoide medio UO (actualmente Uo ≈ 62636856
m2 x s-2) con precisión centimétrica.
3.3 El Marco de Referencia Vertical Europeo (EVRF2007)
La principal característica de este marco es su la evolución temporal (se intenta
generar un marco cinemático donde las velocidades sean conocidas), por lo que,
siempre que es posible, se reducen las cotas a la época 2000.
8
3.3.1 Redes de nivelación
Desde que se generó el marco EVRF2000 se han reobservado redes de
nivelación en 14 países europeos y dos más (entre ellos España) van a incorporar
nuevas observaciones, figura 5, por lo que una nueva definición del marco de
referencia era necesaria, esta nueva definición se ha denominado EVRF2007. El único
problema es que las diferentes redes de nivelación están referidas a varias épocas de
referencia (diferentes años de observación), por lo que la búsqueda de una época de
referencia común solamente es posible en aquellas redes que dispongan de
información cinemática (velocidades) de los puntos.
Figura 5. Estado actual de la red UELN.
3.3.2 Especificación del datum
La solución UELN95/98 que fue la base del EVRF2000 fijó el punto 000A2530
en Ámsterdam como punto de referencia principal, pero la quinta red de nivelación
holandesa no lo incluye dentro de su definición, por lo que no se puede relacionar un
nuevo ajuste de la UELN a este punto. Esto ofrece una oportunidad única de pasar del
concepto de un único punto para la definición del datum a una especificación del
mismo multi-estación.
Así el ajuste de la nueva UELN para el marco EVRF2007 se fija a la EVRF2000
escogiendo 13 puntos de referencia e introduciendo su valor UELN95/98 en el ajuste
como ecuación de condición de la forma:
9
n
∑ (C
i =1
Pi ,2007
− CPi ,95/ 98 ) = 0
Evidentemente, para cumplir dicha ecuación de condición, se deben escoger
aquellos puntos localizados en la parte estable de la placa europea, finalmente los
escogidos se pueden ver en la figura 6.
Figura 6. Puntos que forman el datum del marco EVRF2007.
3.3.3 Correcciones de marea y deformación permanente de mareas
Como ya se ha dicho, la IAG recomienda reducir todas las medidas geodésicas
a mareas cero (sistema cero de mareas), es decir, se debe retener el efecto indirecto de
deformación permanente de la Tierra eliminando el efecto de atracción de mareas por
completo (incluyendo el permanente).
10
En el marco EVRF2000 no se realizó esta reducción, es decir no se recuperó el
efecto indirecto de mareas permanente, siendo, por tanto, un marco totalmente libre
de mareas (sistema libre de mareas).
Los países europeos presentan sus resultados en diferentes sistemas de
mareas, aunque en su mayoría son de marea media (se recuperan los efectos tanto de
atracción como de deformación permanentes de marea, sistema medio de mareas).
Para el marco EVRF2007 las diferencias de número geopotencial se
transforman de un sistema de marea media a uno de mareas cero utilizando la
expresión:
∆Ccero = ∆Cmedio − 0.28841( sin 2 ϕ 2 − sin 2 ϕ1 ) − 0.0195 ( sin 4 ϕ2 − sin 4 ϕ1 ) en kGal ⋅ m
Y para los números geopotenciales de los puntos que forman el datum se
utiliza la expresión:
Ccero = Cmedio − 0.28841( sin 2 ϕ ) − 0.0195 ( sin 4 ϕ ) + 0.09722 en kGal ⋅ m
Los resultados finales van desde los -0.030 (en Italia) a los -0.108 (en
Dinamarca) kGal*m. Para minimizar las diferencias con el marco EVRF2000 se añadió
la constante 0.08432 kGal*m (que es el valor de la corrección de marea del punto
000A2530 calculada para EVRF2000 respecto a la corrección descrita por la ecuación
anterior). De esta manera se consigue que el datum del marco EVRF2000 se sitúe en
el sistema de marea cero, de acuerdo con su propia definición y que los números
geopotenciales en EVRF2007 sean cercanos al los del EVRF2000 en la latitud del
punto 000A2530.
3.3.4 Resultados
La solución EVRF2007 está disponible desde Diciembre de 2008, los
parámetros del ajuste son:
-
número de puntos fijos: 13
número de incógnitas: 8133
número de mediciones: 40568
número de ecuaciones de condición: 1
grados de libertad: 2436
redundancia media: 0,231
desviación típica a posteriori por Km.: 1,12 Kgal · mm
Valor medio de la desviación estándar de los números geopotenciales
calculados (altitudes): 16.2 kgal* mm.
En la figura 7 se pueden ver las diferencias entre EVRF2007 y EVRF2000.
Estas diferencias se deben, principalmente, a tres motivos:
•
Nuevas redes de nivelación en 13 países europeos entre 1999 y 2008.
•
Rebote postglaciar: para el marco EVRF2007 se ha utilizado un nuevo modelo
de levantamiento isostático para la reducción a una misma época de las
observaciones
(época 2000), esta reducción afectará a toda el área de
definición del modelo (para el marco EVRF2000 se aplicó únicamente a
Finlandia, Noruega y Suecia).
•
Diferentes sistemas de mareas: EVRF2000 está referido al sistema de mareas
medio y el EVRF2007 al de mareas cero. Esta corrección depende de la latitud
como se ha visto, por lo que las diferencias son positivas en el sur de Europa,
11
cercanas a cero sobre la latitud del punto que forma el datum en el marco
EVRF2000 y negativas en el norte de Europa.
Figura 7. Diferencias entre los marcos EVRF2007 y el EVRF2000.
4 EUVN-DA. ACCIÓN DE DENSIFICACIÓN DEL PROYECTO EUVN
En el año 2003 el grupo técnico de trabajo de EUREF lanzó la acción de
densificación de la EUVN con el objetivo de establecer una cobertura continental de
puntos GPS/nivelación consistentes con ETRS89 y EVRS así como la obtención de un
mejor modelo de quasigeoide para Europa.
Esta nueva base de datos con puntos GPS/nivelación será necesaria para:
•
•
Identificar errores de nivelación, GPS o de geoide en los vértices de dicha based
de datos.
Proporcionar una referencia continental para determinaciones de altitudes con
GPS.
12
•
•
•
Ayudar a entender las diferencias entre los puntos GPS/nivelación y la
ondulación del geoide.
Servir como fuente de datos para las posteriores determinaciones del geoide
europeo.
Servir de soporte para las futuras realizaciones de superficies de referencia
altimétricas.
Las agencias nacionales cartográficas se brindaron a la realización del
proyecto, proporcionando nuevos vértices (o actualizados). En invierno de 2009 habían
participado 25 países y la base de datos contenía más de 1400 puntos
GPS/nivelación, Figura 8. La separación entre vértices se fijó en 100 Km.
aproximadamente como compromiso entre la resolución espacial que presenta un
modelo geopotencial global y los costes de la observación y determinación de dichos
puntos. A los países que presentaban suficiente densidad de puntos GPS/nivelación
antes del proyecto EUVN-DA se les pidió que densificaran su base de datos (50 Km. de
separación media entre vértices).
Figura 8. En azul los puntos EUVN y en negro los EUVN-DA.
EUVN-DA no se considera como una continuación del proyecto original EUVN,
cuyos objetivos (conexión de redes de nivelación, establecimiento del datum vertical,
investigaciones en puntos mareográficos), quedan fuera de los objetivos del EUVN-DA.
Debido a la gran cantidad de puntos esperados, una campaña GPS coordinada
resulta del todo imposible por lo que cada país participante debió establecer las
coordenadas ETRS89 con GPS de forma independiente pero bajo una serie de
requisitos y estándares que aseguren la calidad de las observaciones y de los
resultados (p.e. observaciones, en la medida de lo posible, de 24 horas de duración).
Así los vértices ya determinados que cumplieran con dichos estándares podían formar
parte de la base de datos directamente. Debido al cambio al sistema de cero mareas en
el EVRF2007 las altitudes elipsoidales observadas con GPS se transformaron del
sistema libre de mareas al de cero mareas.
13
La época de referencia se fijó a 2000.0 aunque una completa homogeneidad en
la red de puntos resulta imposible debido a las diferentes épocas en las que se
realizaron las observaciones.
El proyecto EUVN-DA se dio por finalizado a finales de 2009, de todas formas
el mantenimiento de la base de datos EUVN-DA se plantea dentro de los trabajos del
EVRS, por lo que actualizaciones ocasionales serán publicadas cuando nuevos y
significantes datos estén disponibles.
4.1 Creación de una superficie de referencia altimétrica para su uso con GNSS
El European Gravity and Geoid Project (EGGP) ha ido proporcionando una
serie de modelos de quasigeoide de calidad (EGG97, EGG03, EGG07 y EGG08) que
han ido evolucionando a una solución mejor y más precisa.
De esta manera el modelo EGG98 y los puntos GPS/nivelación del proyecto
EUVN-DA pueden ser combinados utilizando un ajuste del modelo de geoide a los
puntos GPS/nivelación (ajuste polinomial) proporcionando una superficie de
referencia altimétrica de precisión para el uso de la tecnología GNSS en la
determinación de altitudes. La generación de esta superficie presenta un resultado
suave y con residuos por debajo de los ±7 cm en la mayor parte de Europa, Figura 9
(en la península Ibérica los resultados son peores ya que se ha utilizado la antigua
NAP, de manera que con la nueva red de nivelación de alta precisión los resultados
deberán mejorar considerablemente).
Figura 9. Modelado de las diferencias entre EUVN-DA y EGG08.
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