Sistemas de coordenadas geográficas

Un sistema de coordenadas geográficas utiliza una superficie esférica tridimensional para determinar ubicaciones en la tierra. Se puede hacer referencia a cualquier ubicación de la tierra mediante un punto con coordenadas de longitud y latitud.

Por ejemplo, la Figura 1 muestra un sistema de coordenadas geográficas donde una ubicación está representada por las coordenadas longitud 80 grados Este y latitud 55 grados Norte.

Las líneas que van del este al oeste tienen cada una un valor de latitud constante y se denominan paralelos. Son equidistantes y paralelas entre ellas, y forman círculos concéntricos alrededor de la tierra. El ecuador es el círculo más grande y divide la tierra por la mitad. Es equidistante de cada uno de los polos y el valor de esta latitud es cero. Las ubicaciones situadas al norte del ecuador tienen latitudes positivas entre 0 y +90 grados, mientras que las ubicaciones al sur del ecuador tienen latitudes negativas comprendidas entre 0 y -90 grados.

La Figura 2 ilustra las líneas de latitud.

Las líneas que van al norte y al sur tienen un valor de longitud constante y se denominan meridianos. Forman círculos del mismo tamaño alrededor de la tierra y forman intersecciones en los polos. El meridiano de origen es la línea de longitud que define el origen (cero grados) de las coordenadas de longitud. Una de las ubicaciones del meridiano de origen utilizadas más habitualmente es la línea que pasa por Greenwich, Inglaterra. Sin embargo, también se han utilizado otras líneas de longitud, como las que pasan por Berna, Bogotá y París, como meridiano de origen. Las ubicaciones situadas al este del meridiano de origen hasta su meridiano antípoda (la continuación del meridiano de origen en el otro lado del globo) tienen longitudes positivas comprendidas entre 0 y +180 grados. Las ubicaciones situadas al oeste del meridiano de origen tienen longitudes negativas comprendidas entre 0 y -180 grados.

La Figura 3 ilustra las líneas de longitud.

Las líneas de latitud y longitud pueden recubrir el globo para formar una cuadrícula denominada, a red geográfica. El punto de origen de la red geográfica es (0,0), donde el ecuador y el meridiano de origen forman intersección. El ecuador es el único lugar en la red geográfica donde la distancia lineal correspondiente a un grado de latitud equivale aproximadamente a la distancia correspondiente a un grado de longitud. Debido a que las líneas de longitud convergen en los polos, la distancia entre dos meridianos es diferente en cada paralelo. Por lo tanto, a medida que nos acercamos a los polos, la distancia correspondiente a un grado de latitud será superior a la que corresponde a un grado de longitud.

También es difícil determinar las longitudes de las líneas de latitud utilizando la red geográfica. Las líneas de latitud son círculos concéntricos que se hacen más pequeños cerca de los polos. Forman un único punto en los polos donde empiezan los meridianos. En el ecuador, un grado de longitud equivale aproximadamente a 111.321 kilómetros, mientras que a 60 grados de latitud, un grado de longitud equivale a sólo 55.802 km (esta aproximación se basa en el esferoide Clarke 1866). Por consiguiente, como no existe una longitud uniforme de grados de latitud y longitud, la distancia entre los puntos no se puede medir con precisión utilizando unidades angulares de medida.

La Figura 4 muestra las diferentes dimensiones entre ubicaciones en la gratificación.

Un sistema de coordenadas se puede definir mediante una aproximación de esfera o esferoide de la forma de la tierra. Debido a que la tierra no es completamente redonda, un esferoide puede mantener la precisión de un mapa, dependiendo de la ubicación de la tierra. Un esferoide es un elipsoide, que está basado en una elipse, mientras que una esfera está basada en un círculo.

La forma de la elipse está determinada por dos radios. El radio mayor se denomina eje semimayor y el radio menor se denomina eje semimenor. Un elipsoide es una forma tridimensional generada al girar una elipse alrededor de uno de sus ejes.

La Figura 5 muestra las aproximaciones de esfera y esferoide de la tierra y los ejes mayor y menor de una elipse.

Un sistema de referencia es un conjunto de valores que define la posición del esferoide con relación al centro de la tierra. El sistema de referencia proporciona un marco de referencia para medir ubicaciones y define el origen y la orientación de las líneas de latitud y longitud. Algunos sistemas de referencia son globales y pretenden proporcionar una buena precisión media en todo el mundo. Un sistema de referencia local alinea su esferoide para que se ajuste con precisión a la superficie de la tierra en una zona determinada. Por lo tanto, las mediciones del sistema de coordenadas no serán precisas si se utilizan con un área distinta del área para la que se han diseñado.

La Figura 6 muestra cómo se alinean los diferentes datos con la superficie de la tierra. El sistema de referencia local, NAD27, se alinea más estrechamente con la superficie de la tierra que el sistema de referencia centrado en la tierra, WGS84, en esta ubicación específica.

Siempre que cambie el sistema de referencia, el sistema de coordenadas geográficas se modificará y los valores de coordenadas cambiarán. Por ejemplo, las coordenadas en DMS de un punto de control situado en Redlands, California, utilizando el sistema de referencia NAD 1983 (North American Datum de 1983) son: -117 12 57.75961 34 01 43.77884. Las coordenadas del mismo punto en el sistema de referencia NAD 1927 (North American Datum de 1927) son: -117 12 54.61539 34 01 43.72995.