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miércoles, 15 de octubre de 2014

EL SISTEMA WGS 84


EL SISTEMA WGS 84
El WGS84 es un sistema de coordenadas geográficas mundial que permite localizar cualquier punto de la Tierra (sin necesitar otro de referencia) por medio de tres unidades dadas. WGS84 son las siglas en inglés deWorld Geodetic System 84 (que significa Sistema Geodésico Mundial 1984).

El acrónimo WGS 84 deviene de World Geodetic System 1984 (Sistema geodésico mundial 1984). Se trata de un sistema de referencia creado por la Agencia de Mapeo del Departamento de Defensa de los Estados Unidos de América (Defense Mapping Agency - DMA) para sustentar la cartografía producida en dicha institución y las operaciones del Departamento de Defensa (DoD).

Este sistema geodésico estuvo estrechamente ligado al desarrollo del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) sirviendo durante mucho tiempo para expresar las posiciones tanto de los puntos terrestres como de los satélites integrantes del segmento espacial (a través de las efemérides transmitidas).

Desde el punto de vista militar, WGS 84 es el sistema oficial aprobado por la Junta de Comandantes en Jefe de los Estados Unidos de América para las operaciones militares en todo el mundo. Casi todo el equipamiento militar actual incluyendo sistemas de navegación y armamentos emplean de algún modo este sistema de referencia mundial.

El WGS 84 no es sólo un sistema geocéntrico fijado a la tierra (ECEF) de ejes X, Y, Z sino además un sistema de referencia para la forma de la tierra (elipsoide) y un modelo gravitacional.

El WGS 84 se ha popularizado por el uso intensivo de GPS y se han determinado parámetros de transformación para convertir coordenadas a todos los sistemas geodésicos locales y otros sistemas geocéntricos.

La DMA llegó a la definición de este sistema después de haber ensayado otros tres anteriores: WGS 60, WGS 66 y WGS 72, este último a partir del sistema satelitario Transit (Transit Doppler Reference Frame - NSWC 9Z - 2) y muy parecido al actual WGS 84, al punto que para pasar de uno al otro sólo es necesario un corrimiento del origen de coordenadas de 4.5 metros, una rotación alrededor del eje Z de 0.814 segundos de arco y una diferencia de factor de escala de -0.6 ppm.

El WGS 84 es un Sistema Convencional Terrestre (CTS) tal que:

el origen de coordenadas X Y Z es el centro de masas de la Tierra,
el eje Z pasa por el polo convencional terrestre (CTP) definido por el Bureau Internacional
de la Hora (BIH) para la época 1984.0,
el eje X es la intersección entre el meridiano origen de longitudes definido por el BIH para
la época 1984.0 y el plano del ecuador CTP,
el eje Y completa con los ejes anteriores una terna derecha de ejes fijos a la Tierra, está
en el Ecuador, a 90º al este del eje X,
el origen de la terna así definida sirve además de centro geométrico del elipsoide WGS
84, y el eje Z es su eje de revolución,
el semieje mayor (a) del elipsoide 1984 mide 6378137 metros,
el achatamiento (a-b)/a siendo b el semieje menor, es 1/298.257223563
otros parámetros, además de los anteriores, son:
constante de gravitación terrestre GM = 3986005 x 108m3s-2
velocidad angular de la tierra w = 7292115 x 10-11 rad/seg
coeficiente gravitacional de segundo grado normalizado C20 = - 484.16685 x 10-6
velocidad de la luz en el vacío c = 299792458 m s-1

Relación de WGS 84 con sistemas inerciales y con sistemas instantáneos

La relación matemática entre los sistemas geocéntricos WGS 84 (que es un CTS), CIS (sistema inercial anteriormente materializado por el Catálogo Fundamental de Estrellas FK5 para la época J2000.0, actualmente el CIS se materializó con un conjunto de posiciones de radiofuentes lejanas observables con VLBI) e ITS (sistema instantáneo) es la siguiente:

CTS = WGS 84 = [A] [B] [C] [D] CIS siendo ITS = [B] [C] [D] CIS
donde:
[A]= Matriz de rotación por movimiento de los polos
[B]= Matriz de rotación por movimiento de revolución de la Tierra (tiempo sideral)
[C]= Matriz de rotación por nutación
[D]= Matriz de rotación por precesión

Relación de WGS 84 con otros sistemas geocéntricos y con sistemas locales

Probablemente ningún sistema geodésico haya sido tan estudiado en relación con todos los demás como el WGS 84.
Un ejemplo de esto es la reciente determinación de los parámetros de transformación con el sistema PZ-90, utilizado por la constelación GLONASS que está siendo integrada actualmente al sistema GPS.

Existe un extenso software para transformar WGS 84 a cada uno de los sistemas geodésicos locales y geocéntricos, incluyendo los instantáneos ITRF.

Actualización del sistema

sistemas ITRF, en cambio, se modifican anualmente y han llegado a un orden de precisión muy superior.

Debido a esto, y teniendo en cuenta las mayores demandas del Departamento de Defensa de los Estados Unidos de América, se han producido en los últimos años una serie de refinamientos y mejoras en el sistema, de manera de permitir su uso en las aplicaciones de muy alta precisión.

Este esfuerzo dio por resultado un marco de referencia para el WGS84 que es coincidente con ITRF92 dentro de los 10cm. Este marco de referencia mejorado se conoce como WGS 84 (G730).

El único parámetro afectado por esta mejora fue GM = 3986004.418 x 108m3s-2 . Comparado con el anterior, resulta una diferencia muy pequeña, dentro del error estándar del parámetro.

La mejora no ha tenido ningún efecto sobre el desarrollo de la cartografía. Sin embargo, se estudian otras modificaciones que incluyen nuevas definiciones del geoide, que resultarán en una mayor calidad de cartas y mapas.
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