Grupo de Trabajo Origen Geopotencial
	Coordinadora del Grupo: M. Cristina Pacino Integrantes del Grupo: Claudio Brunini, Graciela Font, Eduardo Lauría, Silvia Miranda, Juan Moirano, María Cristina Pacino, María Inés Pastorino, Rubén Ramos, Oscar Schvarzer, Claudia Tocho Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura – Universidad Nacional de Rosario Av. Pellegrini 250 – 2000 – Rosario – Argentina

El Subcomité de Geodesia del CNUGGI creó en Diciembre de 2000 el Grupo de Trabajo “Origen Geopotencial” con el objetivo de coordinar las actividades nacionales tendiente a establecer y materializar un nuevo sistema de referencia vertical e interactuar con el Grupo III del Proyecto SIRGAS (Sistema de Referencia Vertical para las Américas) de la International Association of Geodesy.
Sus integrantes, por orden alfabético, son: Dr. Claudio Brunini, Geof. Graciela Font, T.Cnel. Eduardo Andrés Lauría, Dra. Silvia Miranda, Dr. Juan Moirano, Dra. María Cristina Pacino, Ing. María Inés Pastorino, Agrim. Rubén Carlos Ramos, Ing. Oscar Schvarzer, Geof. Claudia Tocho. La responsable del grupo de trabajo es la Dra. María Cristina Pacino.
Para el logro de los objetivos propuestos, toda las actividades fueron organizadas en cuatro ítems. Esta contribución describe los principales resultados obtenidos en cada uno de ellos y las metas para los próximos años.

1-	Mareógrafos: El origen del sistema de referencia vertical de Argentina, definido a través de registros mareográficos, se ve afectado por la superficie topográfica del mar en los mareógrafos. Desde 1998 se viene desarrollando un proyecto de investigación para observar y modelar las variaciones del nivel medio del mar a través del uso de la altimetría satelital. Cuatro estaciones permanentes GPS ya han sido instaladas en las proximidades de mareógrafos a lo largo de la Costa Atlántica de Argentina y fueron integradas al proyecto internacional de monitoreo de mareógrafos (TIGA).
2-	Números Geopotenciales: Todas las diferencias de nivel sin ajustar provenientes de la red de nivelación nacional de primer orden fueron migradas a formato digital y combinadas con las posiciones planimétricas y valores gravimétricos medidos. La base de datos resultantes consiste en unas 10.000 diferencias de nivel distribuidas a lo largo de unas 370 líneas de nivelación. Existe un faltante de aproximadamente un 20% de valores gravimétricos. La base de datos está siendo chequeada para verificar y corregir eventuales inconsistencias. El próximo paso consiste en completar la base de datos gravimétricos y calcular números geopotenciales.
3-	Vinculación de la red altimétrica nacional con redes altimétricas de países vecinos: Durante el año 2002 se hizo la primera vinculación entre las redes altimétricas de Chile y Argentina. El resultado fue una diferencia de 22 cm. Las redes de ambos países fueron conectadas en Puesto Monte Aymond, cerca del estrecho de Magallanes. Actualmente se están coordinando las actividades correspondientes para realizar nuevas comparaciones a lo largo de los 5000 Km. de frontera entre ambos países.
4-	Compensación de las redes altimétrica y gravimétrica.

   El sistema de referencia vertical de Argentina fue materializado a través de una serie corta de observaciones en el mareógrafo de Mar del Plata en 1924. En la década del cuarenta, la marca de referencia del mareógrafo fue conectada por nivelación de alta precisión a una marca mucho más estable en Tandil, localidad ubicada aproximadamente unos 200 Km. de la línea de costa. Este punto permanece hoy como el origen del sistema de nivelación nacional. Este marco de referencia fue extendido a todo el país a través de nivelaciones de alta precisión.
   La red de nivelación de primer orden fue completada por el IGM en el año 2001 y consiste de unos 16000 puntos distribuidos a lo largo de varias decenas de miles de kilómetros de líneas de nivelación geodésicas de alta precisión. La necesidad de contar con altitudes referidas al nivel del mar durante el largo período que llevó el establecimiento de la red hizo que el Instituto Geográfico Militar tuviera que calcular y entregar valores altimétricos preliminares. Estos valores fueron obtenidos por ajuste de las observaciones altimétricas a lo largo de los rulos de la red.
   Desde 1997 el Grupo de Trabajo III (datum vertical) del Proyecto SIRGAS está trabajando para el establecimiento de un marco de referencia unificado para todo el continente americano. Esto implica la revisión y unificación de los sistemas de referencia vertical de cada país así como su densificación. En este sentido, GT III ha recomendado a los países participantes calcular los números geopotenciales correspondientes a sus redes de nivelación de alta precisión en los casos en que hubiera información gravimétrica disponible. Siendo este el caso de Argentina, el Subcomité de Geodesia del CNUGGI viene trabajando con el objeto de producir un ser consistente de números geopotenciales para la red de nivelación nacional de primer orden.

1- MAREOGRAFOS

   La Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas de la Universidad Nacional de La Plata (FCAG-UNLP) y el Deutsches Geodätisches Forschungsisntitut (DGFI) iniciaron en Diciembre de 1998 el proyecto “Sistema de Referencia Vertical en Argentina por Mareógrafos y Altimetría Satelital” (SIRVEMAS). El principal objetivo de este trabajo es contribuir al mejoramiento de la materialización del Sistema de Referencia Vertical. En particular, a la definición de un marco de referencia consistente con la precisión de las modernas técnicas geodésicas espaciales.

Estaciones Permanentes y campañas SIRVEMAS

   A lo largo de la costa se desarrolla un grupo de once mareógrafos mantenidos por el Servicio de Hidrografía Naval (SHN) entre los cuales se seleccionó un subgrupo de estaciones para el monitoreo con GPS. Para ello se aplicaron diversos criterios de selección y se consideraron algunos factores clave tales como: a) la existencia de una larga serie de mediciones históricas; b) continuidad de operación y c) localización.

Se instalaron además dos estaciones permanentes en Bahía Blanca y Rawson, cercanas a los mareógrafos de Puerto Belgrano y Puerto Madryn respectivamente. En Fig. 1 se muestran los mareógrafos seleccionados, las nuevas estaciones permanentes GPS y las estaciones IGSS.    En Junio de 2002 se instaló una nueva estación permanente GPS próxima al mareógrafo de Mar del Plata. Esta estación será parte del proyecto piloto TIGA y será incluida en la red IGS SRNAAC.    Hasta ahora tuvieron lugar seis campañas, cada una de las cuales consistió en siete días consecutivos de observaciones GPS durante 24 horas.

Fig. 1: SIRVEMAS estaciones

   El cálculo fue hecho con el Software Bernese V4.2 [Beutler et al., 2000]. Las órbitas finales Igs y ERP se mantuvieron fijas y las estaciones IGS AREQ (Perú), BRAZ and PARA (Brasil), LPGS y RIOG (Argentina), y SANT (Chile) se consideraron como fiduciarias referidas a IGS RNAAC 2000 SIR [Seemueler, 2001].
Se calculó un retardo troposférico a priori usando el modelo Saastamoinen, 1973] y la función de Niell, 1996. Además se estimaron correcciones al retardo cenital cada dos horas [Kaniuth, 1998] y las ambigüedades fueron calculadas como números reales.
   El logro principal del pre-procesamiento fue la detección y reparación de ciclos perdidos. Aun cuando el programa desarrolla este procedimiento automáticamente, en muchos casos se torna necesario un procesamiento línea por línea. Esto pudo confirmarse en las líneas que involucraban la estación SANT (Chile) para la cual se habían perdido muchas observaciones L2.
   Después de la fase de pre-procesamiento se obtuvo para cada campaña una solución libre para la totalidad de la red en la cual las efemérides definieron el marco de referencia.

   En este paso los datos de entrada son las ecuaciones normales que fueron combinadas usando el programa ADDNEQ. Como se dijo, el marco de referencia fue materializados por las estaciones permanentes GPSs. Para la estimación de coordenadas y velocidades se desarrollaron dos aproximaciones:

-	Ajuste por mínimos cuadrados de la transformación de Helmert entre una red libre y una fiduciaria en varias combinaciones.
-	- Fijación de posiciones fiduciarias y velocidades en varias combinaciones. En este paso la introducción del marco de referencia a través de una cuidadosa selección de estaciones junto con sus pesos es un asunto crítico para obtener un set de velocidades reales.

   La base de datos altimétrica consiste de 370 líneas de nivelación compuestas por 16.320 puntos fijos, incluyendo 225 nodales (Fig. 2). La distancia entre puntos fijos adyacentes varía entre 3 Km. y 9 Km. La precisión de las diferencias de nivel depende de la distancia entre puntos adyacentes. El análisis de los desniveles medidos muestra que el 84% son inferiores a 25m % y que no existe ninguna diferencia de nivel que supere los 200m.

Casi todos los puntos fijos de la red cuentan con coordenadas geocéntricas. Sin embargo, su precisión varía entre algunos metros para las cientos de metros en el caso de que hayan sido obtenidas a partir de mapas topográficos, un procedimiento usual hasta hace algunos años.    El 84% de los puntos fijos de la red cuenta con determinaciones del valor de gravedad. Uno de los problemas a resolver antes del cálculo de los números geopotenciales es el rellenos de los “huecos gravimétricos”. El análisis de los datos gravimétricos indica que existen 1200 “huecos gravimétricos”. De ellos, el 75% consiste en valores perdidos aislados. La mayoría de los valores gravimétricos de la red fueron referidos originariamente a la red Potsdam y hoy convertidos a IGSN71 mediante la suma de una constante de –14.93 mGal a los valores medidos. Esta fórmula de conversión ha sido verificada en más de 800 puntos que tienen mediciones en ambos sistemas, siendo las diferencias medias de 0.2 mGal ± 0.3 mGal. Esta circunstancia, sumada a la metodología e instrumental de medición nos permite asumir en principio una precisión mínima de 0.5 mGal para los valores gravimétricos de cada punto fijo.

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   Muchas actividades relacionadas con redes altimétricas en distintos países de Sud América comenzaron a partir de la reunión de la IAG que tuvo lugar en Cartagena (Colombia), donde Argentina y Chile decidieron comparar sus respectivas redes altimétricas en diferentes puntos a lo largo de su frontera, que se extiende unos 5000 Km. en la Cordillera de los Andes.
   Los trabajos de campaña para la primera comparación fueron hechos durante el año 2002. El encuentro tuvo lugar en Monte Aymont, un paso fronterizo cercano al Estrecho de Magallanes, en la zona continental más austral de ambos países (Fig. 3). Se encontró una diferencia 0,22 ± 0,025 metros.

Fig. 3: Area de trabajo. (5) Puntos GPS/línea de nivelación.

   Deben tenerse en cuenta algunas consideraciones: la red altimétrica de Argentina está referida a un punto ubicado 3000 Km. al norte de Monte Aymond, mientras que la red altimétrica de Chile está referida al mareógrafo de Punta Arena, ubicado a 180 Km. del punto de comparación. Además, el resultado es del mismo orden que las diferencias encontradas entre la red altimétrica argentina y varios mareógrafos (D’Onofrio et al., 1999).
   Se hizo otra comparación a partir de la línea de nivelación entre Monte Aymond y Río Gallegos (Argentina). En este caso, la línea de nivelación está referida al mareógrafo ubicado a 80 Km. de la zona de estudio. La diferencia decrece a 0,06 ± 0,025 metros

   Los resultados mostrados con respecto a los mareógrafos fueron obtenidos a partir de seis campañas GPS realizadas en los últimos tres años. Los tests y los resultados muestran que la metodología usada en el procesamiento de datos GPS para la determinación de movimientos corticales verticales es apropiada. Sin embargo, las velocidades estimadas deben considerarse como una primera aproximación ya que se necesita una larga serie de observaciones para arribar a un resultado preciso. Además será necesario un análisis cuidadoso en la materialización del marco de referencia. El próximo paso será analizar los registros mareográficos de los mareógrafos incluidos en este proyecto.
   Existe un gran trabajo a realizar para el cálculo de números geopotenciales. En primer lugar, deberá estudiarse un procedimiento apropiado para interpolar valores gravimétricos para completar faltantes. En segundo lugar deberán calcularse números geopotenciales en los puntos fijos. Luego deberá analizarse y corregirse el cierre de los polígonos de medición para, finalmente, obtener valores de alturas derivadas de la adopción de una definición conceptual del marco de referencia altimétrico. Esta definición será elegida de acuerdo con las recomendaciones del Proyecto SIRGAS para asegurar la máxima compatibilidad de los sistemas altimétricos nacionales de América.
   En 2002 se iniciaron las campañas de medición para transportar las redes altimétricas de Chile y Argentina hasta otros puntos fronterizos (Icalma, Tromen, Futaleufú y Cristo Redentor) y se iniciaron además las tratativas para desarrollar comparaciones altimétricas entre Brasil y Argentina.

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