Marcos de referencia geodésicos: el soporte invisible de la precisión en la Argentina

Por Micaela Carbonetti , Berenice Deniz y Sergio Cimbaro.

La geodesia moderna es la columna vertebral de múltiples actividades técnicas y científicas: el relevamiento catastral que permite la ubicación unívoca de las parcelas, la confección de cartografía y sistemas de información geográfica, la planificación urbana, la navegación terrestre, aérea y marítima, las obras de ingeniería civil, la prospección de hidrocarburos, el monitoreo de riesgos naturales, los estudios climáticos y la investigación aplicada dentro de las Ciencias de la Tierra.

En la Argentina, el Instituto Geográfico Nacional (IGN) cumple un rol estratégico al sostener la infraestructura geodésica del país a través de su área de Marcos de Referencia, dentro de la Dirección de Geodesia. Aunque su labor no siempre es visible, sus productos impactan de forma directa en la calidad, coherencia y utilidad de toda la información geoespacial que se genera en el territorio nacional.

Este artículo presenta el trabajo y los servicios que ofrece esta área del IGN, enfocándose en la Red Argentina de Monitoreo Satelital Continuo (RAMSAC), el procesamiento geodésico de alta precisión del Centro de Investigaciones Geodésicas Aplicadas (CIGA) y en las herramientas fundamentales para usuarios profesionales como el servicio de posicionamiento PPP-AR y el Modelo de Velocidades de la corteza terrestre (VEL-Ar).

Una red que no duerme

El trabajo del área de Marcos de Referencia del IGN no se desarrolla en aislamiento. La Argentina, a través del IGN, es miembro activo de redes y organismos internacionales vinculados con la Geodesia. La Dirección de Geodesia participa del Subcomité de Geodesia del Comité de Expertos de las Naciones Unidas sobre la Gestión Global de la Información Geoespacial (UN-GGIM) y el organismo es socio del Centro de Excelencia Geodésico Mundial de las Naciones Unidas (UN-GGCE). También es miembro activo del Sistema de Referencia Geodésico para las Américas (SIRGAS) y del Servicio GNSS Internacional (IGS).

La participación en estas organizaciones permite validar los productos nacionales, mejorar los métodos de procesamiento, y asegurar la interoperabilidad regional. Gracias a esta integración, los marcos de referencia geodésicos argentinos están alineados con el Marco de Referencia Terrestre Internacional (ITRF, por sus siglas en inglés), lo que permite utilizar los datos de RAMSAC y CIGA en proyectos de escala continental o planetaria sin pérdida de precisión o compatibilidad.

RAMSAC es una infraestructura de estaciones permanentes del Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) que, distribuidas en todo el país, capturan señales satelitales de forma continua. Esta red constituye la materialización del Marco de Referencia Geodésico Nacional POSGAR 07 (Posiciones Geodésicas Argentinas 2007), y permite mantenerlo actualizado frente a los cambios dinámicos del planeta, como los movimientos tectónicos y la deformación de la corteza terrestre.

Cada estación de RAMSAC está equipada con receptores GNSS de alta precisión, capaces de recibir señales de diferentes constelaciones, y transmitir los datos en tiempo real al IGN. Con alrededor de 150 estaciones sobre el territorio nacional, RAMSAC permite no solo mantener actualizada la georreferenciación en la Argentina en el marco de la Ley 26.209 (Ley Nacional de Catastro), sino también ofrecer datos críticos para aplicaciones científicas, técnicas y operativas. Al momento de instalar cada estación, se tiene en cuenta, por un lado la capacidad de mantener su funcionamiento permanente (energía eléctrica, internet, etc.), y también su ubicación para cubrir de la forma más homogénea posible el amplio territorio nacional, de tal manera que se puedan realizar estudios científicos tanto locales como regionales. En la FIGURA 1, se puede apreciar la distribución espacial de las mismas sobre la parte continental americana del territorio nacional. Además, la red cuenta con 3 estaciones en el continente Antártico.

FIGURA 1. Distribución de estaciones GNSS de RAMSAC sobre la parte continental americana.

Fuente: elaboración propia.

Procesamiento y análisis de datos GNSS en el Centro de Investigaciones Geodésicas Aplicadas

El Centro de Investigaciones Geodésicas Aplicadas (CIGA), realiza un procesamiento preciso y consistente, tanto de los datos crudos que genera RAMSAC como de estaciones provenientes del resto del continente americano y del antártico. Este centro especializado dentro del IGN procesa diariamente las observaciones GNSS de las estaciones de las redes de RAMSAC y SIRGAS, aplicando modelos geofísicos, astronómicos y atmosféricos para lograr soluciones de coordenadas con precisión milimétrica.

El resultado de este procesamiento sistemático es la generación de series temporales de coordenadas para cada estación GNSS permanente sobre el territorio nacional. Estas series son esenciales para modelar la cinemática del territorio y ofrecer una referencia geodésica consistente a lo largo del tiempo. A partir de ellas se puede estimar cómo se desplaza cada punto geodésico en el tiempo, revelando patrones de deformación de la corteza terrestre, efectos post-sísmicos, subsidencia, entre otros fenómenos.

En la FIGURA 2, se observan ejemplos de las series de tiempo en 4 estaciones GNSS pertenecientes a RAMSAC, ubicadas en diferentes lugares del país, de tal manera de visualizar distintos comportamientos de la corteza terrestre que influyen de diferente manera en las coordenadas. En los gráficos de cada una de las estaciones se observan las componentes planimétricas (Norte y Este), como así también la altura (arriba). Se visualizan con líneas verticales rojas, el momento de los terremotos más importantes ocurridos en la región. El sismo del Maule (27/02/2010) y de Illapel (16/09/2015), que tuvieron magnitudes de 8.8 y 8.3, respectivamente, y que afectaron la posición de la estación MZAC, mientras que la estación JVCO tiene sólo el efecto del sismo de Illapel. Las estaciones AGGO y AUTF, no sufrieron modificaciones abruptas en sus coordenadas por no estar en la zona donde sucedieron los terremotos.

Las estaciones GNSS permanentes se ven afectadas por los movimientos relacionados con la actividad tectónica de la región en la que se encuentran. Existen distintos movimientos de la corteza que se los diferencia de la siguiente manera: una variación lineal asociada al movimiento de las placas tectónicas en las que están situadas las estaciones, los saltos episódicos producto de eventos sísmicos de gran magnitud (terremotos), que generan un desplazamiento abrupto de la corteza en una o varias de sus coordenadas. Luego del terremoto, ocurre una etapa de transición en donde el modelo de velocidad constante (variación lineal), deja de funcionar. En esta etapa post-sísmica, se verifica una variación gradual del movimiento de la corteza causada por la relajación de las tensiones acumuladas durante el terremoto. Con las observaciones GNSS continuas de al menos dos años de cada estación, es posible modelar sus velocidades con buena precisión y obtener una representación modelada del movimiento y deformación de la corteza terrestre.

Haciendo un análisis más detallado de la trayectoria del movimiento de la estación MZAC, se puede ver que previo al sismo de Maule, hay un movimiento lineal “prácticamente” constante, luego se produce el salto propio del sismo (salto episódico), y comienza el proceso de relajación que en la figura está marcado con color verde (variación gradual).
Por otra parte, la redistribución de masas sobre la superficie de la Tierra genera un cambio en la carga o presión sobre la corteza. Esta, apoyada sobre el manto subyacente, responderá deformándose elásticamente en escalas de tiempo anuales. En la componente vertical de las coordenadas GNSS es posible visualizar una componente de periodo anual, atribuida principalmente al efecto de las variaciones estacionales de la carga hidrológica y atmosférica

Productos clave para la comunidad técnico-profesional

Uno de los valores principales del área de Marcos de Referencia es poner a disposición del público productos derivados del procesamiento GNSS. Estos productos no solo permiten una mejor interpretación de los datos geoespaciales, sino que habilitan prácticas profesionales más precisas, seguras y eficientes.

Los productos y servicios que ofrece el área de Marcos de Referencia son esenciales para múltiples disciplinas. En el ámbito del catastro, permiten definir coordenadas georreferenciadas en un marco de referencia preciso y legalmente válido de acuerdo a la Ley Nacional 26.209. En ingeniería civil, brindan soporte para obras de infraestructura, monitoreo de deformaciones y control de estructuras. En geofísica y geología, habilitan el análisis de procesos tectónicos, subsidencia y dinámica terrestre. Incluso campos como la meteorología, la hidrología y el clima espacial se benefician de los datos GNSS de RAMSAC, utilizados para modelar el contenido de vapor de agua atmosférico o detectar el contenido total de electrones que encontró la señal en su paso por la ionosfera.

PPP-AR: precisión centimétrica en línea:

El servicio de Posicionamiento Puntual Preciso de Argentina ( PPP-AR ) es una herramienta en línea desarrollada por el IGN que permite a los usuarios del sistema GNSS enviar sus propios archivos de datos registrados en campo (formato rinex), para que el IGN realice un procesamiento preciso y les envíe, como resultado, un informe con las coordenadas en el Marco de Referencia Geodésico Nacional POSGAR 07.

El Posicionamiento Puntual Preciso es una técnica de posicionamiento basada en el procesamiento de observaciones de código y fase sin diferenciar, obtenidas con un único receptor GNSS. Al eliminarse las limitaciones propias del procesamiento diferencial, permite mayor flexibilidad en las mediciones de campo, reduce los costos de trabajo y equipamiento, y simplifica la logística en las mediciones.

Si bien este método no requiere de ninguna estación base provista por el usuario, se debe tener un conocimiento preciso de las coordenadas de los satélites y del estado de sus relojes (información que semana a semana brindan los centros de procesamiento internacionales), a la vez que se utilizan modelos de carga oceánica y atmosféricos, que proveen la temperatura y humedad de la troposfera. El procesamiento online busca y utiliza todos los modelos adecuados para la época de medición y solo requieren del usuario la carga de los archivos de medición e información del equipo utilizado.

Esta herramienta es especialmente útil para la georreferenciación parcelaria que realizan los agrimensores y el catastro en el marco de la Ley 26.209, como así también para geógrafos, geofísicos e ingenieros que necesitan validar puntos GNSS con alta precisión, sin depender de servicios externos o software costoso. Es de uso libre, y su interfaz ha sido diseñada para facilitar la carga de datos y la interpretación de los resultados.

Modelo de velocidades: la Tierra se mueve, y el marco de referencia, también

Un aspecto frecuentemente subestimado en la georreferenciación es el movimiento constante de la corteza terrestre. Las estaciones RAMSAC no permanecen estáticas, sino que se desplazan unos pocos milímetros al año, principalmente por el movimiento de las placas tectónicas.

Actualmente, el IGN provee acceso gratuito online a la última versión disponible del modelo de velocidades argentinas, denominada VEL-Ar v2.0. Este modelo contempla los efectos horizontales de las velocidades intersísmicas de la placa sudamericana, los saltos co-sísmicos producto de los sismos en Maule e Illapel, Chile, y las variaciones no lineales producidas por efectos post-sísmicos debido a estos dos terremotos de gran magnitud.

El modelo de velocidades desarrollado por el IGN en conjunto con Ohio State University (EEUU) y la Universidad de Memphis (EEUU), cuantifica estos desplazamientos a lo largo del tiempo y permite a los usuarios transformar coordenadas hacia una época de referencia común (Gómez et al., 2015). Esto es crucial para mantener la coherencia en levantamientos que se realizan en años diferentes, o para comparar datos antiguos con mediciones recientes. El modelo está basado en las series temporales procesadas por el CIGA y se actualiza regularmente.

Conclusión

Uno de los grandes desafíos del área de Marcos de Referencia es garantizar la continuidad operativa de las estaciones RAMSAC y el mantenimiento del Marco de Referencia Geodésico Nacional POSGAR 07, a la vez que se trabaja en incorporar nuevas tecnologías GNSS y expandir la cobertura en regiones con menor densidad de estaciones.

La tarea de mantenimiento del Marco es una labor fundamental que sustenta la precisión de toda la información geoespacial en Argentina. Desde el mantenimiento de las estaciones RAMSAC y el procesamiento de datos geodésicos en el Centro de Investigaciones Geodésicas Aplicadas, hasta los productos derivados del servicio PPP-AR y el modelo de velocidades, esta infraestructura permite a profesionales y científicos trabajar con coordenadas precisas, consistentes y actualizadas.

A futuro, el IGN proyecta integrar más herramientas en línea, fortalecer los procesos de capacitación a usuarios, y seguir ampliando la interoperabilidad con redes de países vecinos. La meta es que la infraestructura geodésica nacional siga siendo una referencia confiable y moderna, adaptada a los desafíos del siglo XXI.

Bibliografía

• Gómez, D. D., Piñón, D. A., Smalley, R., Jr., Bevis, M., Cimbaro, S. R., Lenzano, L. E., y Barón, J. (2015). Reference frame access under the effects of great earthquakes: a least squares collocation approach for non-secular post-seismic evolution. In Journal of Geodesy (Vol. 90, Issue 3, pp. 263– 273). Springer Science and Business Media LLC. https://doi.org/10.1007/s00190-015-0871-8.

Autores

Micaela Carbonetti. Geofísica. Coordinadora del Centro de Investigaciones Geodésicas Aplicadas. Dirección de Geodesia. Dirección Nacional de Servicios Geográficos, Instituto Geográfico Nacional. mcarbonetti@ign.gob.ar

Berenice Deniz. Ingeniera Agrimensora. Responsable de la Red Argentina de Monitoreo Satelital Continuo (RAMSAC). Dirección de Geodesia. Dirección Nacional de Servicios Geográficos, Instituto Geográfico Nacional. bdeniz@ign.gob.ar

Sergio Cimbaro. Agrimensor. Director de Geodesia. Dirección Nacional de Servicios Geográficos, Instituto Geográfico Nacional. scimbaro@ign.gob.ar