Topografía IUPSM Ing. Civil: COORDENADAS UTM

El Sistema de Coordenadas Universal Transversal de Mercator (En inglés Universal Transverse Mercator, UTM) es un sistema de coordenadas basado en la proyección geográfica transversa de Mercator, que se construye como la proyección de Mercator normal, pero en vez de hacerla tangente al Ecuador, se la

hace tangente a un meridiano. A diferencia del sistema de coordenadas tradicional, expresadas en longitud y latitud, las magnitudes en el sistema UTM se expresan en metros únicamente al nivel del mar que es la base de la proyección del elipsoide de referencia.

El sistema de coordenadas UTM fue desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos en la década de 1940. El sistema se basó en un modelo elipsoidal de laTierra. Se usó el elipsoide de Clarke de 1866 para el territorio de los 48 estados contiguos. Para el resto del mundo – incluidos Alaska y Hawai– se usó el Elipsoide Internacional. Actualmente se usa el elipsoide WGS84 como modelo de base para el sistema de coordenadas UTM.

Actualmente la tendencia a nivel mundial y las necesidades de los usuarios es establecer redes geodésicas de monitoreo permanente GPS, con la finalidad de proveer a los usuarios, la vinculación al Sistema Geodésico Nacional de manera directa.

El Control Geodésico Nacional está representado por la Red Geocéntrica Venezolana (REGVEN), establecida por técnicas modernas de medición geodésica satelital GPS, lo que produjo un cambio de sistema de referencia desde el Datum local convencional La Canoa PSAD 56 a REGVEN, a partir del 1 de abril de 1999. Este cambio se produjo debido a la necesidad por parte de los usuarios de la tecnología satelital GPS de disponer de un marco o sistema de referencia moderno, acorde con las exactitudes generadas por el uso continuo y creciente de esta técnica en Venezuela.

MAPA DEL SISTEMA DE COORDENADAS UTM

Por definición, cada zona UTM tiene como bordes o tiene como límites dos meridianos separados 6°.
Esto crea una relación entre las coordenadas geodésicas angulares tradicionales (longitud y latitud medida en grados) y las rectángulares UTM (medidas en metros) y permite el diseño de fómulas de conversión entre estos dos tipos de coordenadas.
La línea central de una zona UTM siempre se hace coincidir con un meridiano del sistema geodésico tradicional, al que se llama MERIDIANO CENTRAL. Este meridiano central define el origen de la zona UTM (ver adelante).
En realidad, este esquema no está dibujado a escala. La altura de una zona UTM es 20 veces la distancia cubierta por la escala horizontal. Se ha dibujado así por razones de espacio.
- Por tanto, los límites este-oeste de una zona UTM está comprendida en una región que está 3° al Oeste y 3° al Este de este meridiano central. Los meridianos centrales están también separados por 6° de longitud.
- Los límites Norte-Sur de una zona UTM es aquella comprendida entre la latitud 84° N, y la latitud 80° S. El resto de las zonas de la Tierra (las zonas polares) están abarcadas por las coordenadas UPS (Universal Polar Stereographic).
Cuando se considera la orientación norte-sur, una línea de una zona UTM coincide con los meridianos de las coordenadas angulares SÓLO en el meridiano central.
En el resto de la zona no coinciden las líneas de la zona UTM (el grid) con los meridianos. Estas diferencias se acentuan en los extremos derecho e izquierdo de la zona UTM, y se hacen mayores conforme nos alejamos del meridiano central.
Por esta razón, en una zona UTM, la ÚNICA línea (de grid) que señala al verdadero norte es aquella que coincide con el meridiano central. Las demás líneas de grid en dirección norte-sur se desvían de la dirección del polo norte verdadero. El valor de esta desviación la llaman CONVERGENCIA DE CUADRÍCULA. Los mapas topográficos de cierta calidad suelen incluir esta información referenciándola con el centro del mapa. La declinación en el hemisferio norte es Oeste cuando el valor de Easting es inferior a 500.000 metros, y es Este cuando es mayor de 500.000 metros. Ver el esquema de arriba para verlo mejor.
Puesto que un sistema de coordenadas rectangulares como el sistema UTM no es capaz de representar una superficie curva, existe cierta distorsión. Considerando las 60 zonas UTM por separado, esta distorsión es inferior al 0,04%.

Cuando se considera la orientación este-oeste, sucede un fenómeno parecido. Una línea UTM coincide con una sola línea de latitud: la correspondiente al ecuador. Las líneas de grid de la zona UTM se curvan hacia abajo conforme nos movemos al norte y nos alejamos del meridiano central, Y NO coinciden con las líneas de los paralelos. Esto se debe a que las líneas de latitud son paralelas al ecuador en una superficie curva, pero las líneas horizontales UTM son paralelas al ecuador en una superficie plana.

Una zona UTM siempre comprende una región cuya distancia horizontal al Este (Easting) es siempre inferior a 1.000.000 metros (de hecho, la "anchura" máxima de una zona UTM tiene lugar en el ecuador y corresponde aproximadamente a 668 km, ver adelante). Por eso siempre se usa un valor de Easting de no más de 6 dígitos cuando se expresa en metros.
Para cada hemisferio, una zona UTM siempre comprende una región cuya distancia vertical (Northing) es inferior a 10.000.000 metros (realmente algo más de 9.329.000 metros en la latitud 84° N). Por eso siempre se usa un valor de Northing de no más de 7 dígitos cuando se expresa en metros.
Por esta razón siempre se usa un dígito más para expresar la diastancia al norte (Northing) que la distancia al este (Easting).

Por convenio, se conidera EL ORIGEN de una zona UTM al punto donde donde se cruzan el meridiano central de la zona con el ecuador. A este origen se le define:

con un valor de 500 km ESTE, y 0 km norte cuando consideramos el hemisferio norte.
con un valor de 500 km ESTE y 10.000 km norte cuando consideramos el hemisferio sur

OJO. Eso significa que los extremos izquierdos y derecho de la zona UTM no corresponden nunca a las distancias 0 y 1000 km, respectivamente. Eso es asi porque la zona UTM nunca tiene un ancho de 10.000 km. Recordar que 6° de longitud equivalen a una distancia aproximada de 668 km en el ecuador, y se hace menor conforme aumenta la latitud hacia ambos polos, porque la Tierra es casi una esfera.
Al dar al origen (punto medios de la zona) un valor de 500 km, decimos que estamos dando un FALSO ORIGEN, y además, UN FALSO EASTING y un FALSO NORTHING. Se pretende de esta forma que nunca se usen valores negativos.

DETALLES DE COORDENADAS UTM

¡SORPRESA! (y además algo dificil de explicar). Si tuvierais una oportunidad, observareis que algunos mapas digitales, como los de la Junta de Andalucía, están todos referenciados usando la zona UTM 30. ¿Cómo puede ser esto posible si Andalucía, por tomar un ejemplo, está comprendido en las zonas UTM 29 y 30?. Voy a tratar de explicarlo .

La zona UTM 30 tiene como límites los paralelos 6° W (en el extremo izquierdo) y 0° (meridiano de Greenwhich, en el extremo derecho). He mirado la gráfica de arriba para saberlo.
Esto significa que en la parte central de la zona 30 tiene que estar por definición el meridiano central 3° W. También por definición decimos que sus coordenadas UTM deben ser, en el ecuador, UTM 30N 500000, 0 (recuerda, en el ecuador, el valor del norte es 0 (cero).

MEDIDAS DE MERIDIANOS
La esquina izquierda de la zona UTM 30 en el ecuador debe ser por tanto referida como zona UTM (166008, 0). ¿Cómo lo he sabido?. Esta esquina izquierda tiene las coordenadas 6°W; 0°N. Lo único que tengo que hacer ahora es convertir este valor en coordenadas UTM con un programa como OZIExplorer que hace las conversiones por mi.
Por las mismas razones, la esquina derecha de la zona UTM 30, tiene las coordenadas 0°E; 0°N, y debe coincidir con las coordenadas UTM (833992, 0). Esto se puede determinar bien porque o lo convierto directamente con OZIExplorer, o porque sé que la mitad de una zona UTM en el ecuador equivale aproximadamente a 333.992 metros (500.000-166008=333.992 metros, luego la esquina derecha es 500.000+333.992=833.992 metros). Esto también significa que 6° en el ecuador, la anchura máxima de una zona UTM es de 667988 metros