Determinación de alturas de las tres principales cumbres ecuatorianas mediante posicionamientoGNSS referidas al datum vertical oficial del y dentro del marco de referencia SIRGAS-CON María José Merizalde1, César Leiva1, Dennys Enríquez2 [email protected], [email protected] , [email protected]

1Universidad de las Fuerzas Armadas – ESPE. Departamento de Ciencias de la Tierra y Construcción. Carrera de Ingeniería Geográfica y del Medio Ambiente. -Ecuador

2 Instituto Geográfico Militar. Departamento de Geodesia. Quito- Ecuador ÁREA DE ESTUDIO Situación geográfica del Ecuador

Zona ecuatorial

Cordillera de los Introducción

Determinación de alturas de las principales montañas del Ecuador en 1870-1873 por W. Reiss y A. En Ecuador, el plano de referencia oficial de las Stubel, mediante métodos trigonométricos. alturas es el nivel medio del mar cuyo origen esta Wilhelm Reiss fue miembro de la Expedición ubicado en el mareógrafo de La Libertad. Alemana a las montañas del Ecuador apoyada por García Moreno.

La determinación de alturas referidas al nivel medio del mar, usualmente se lo realiza mediante técnicas III Misión Geodésica Francesa-Ecuatoriana en el convencionales como Nivelación Geométrica o 2016 determina la distancia desde el centro de la Trigonométrica. Recientes estudios demostraron la Tierra del volcán , el cual corresponde al factible aplicación de Nivelación GPS en el país, punto más cercano al sol. alcanzado errores permisibles para el tipo de cartografía que se maneja (Enríquez et al., 2019) Problema

Necesidad de obtener valores precisos mediante métodos directos como la NIVELACIÓN GPS

La cartografía oficial en el país tiene valores de alturas obtenidos mediante técnicas de restitución fotogramétrica

Determinación de las alturas de los principales accidentes geográficos del Ecuador se han realizado bajo métodos indirectos (excepto volcán Chimborazo) Objetivos Objetivo General: Determinar las alturas de las tres principales cumbres del país (Chimborazo, y Cayambe) mediante posicionamiento GNSS, referidas al datum vertical oficial del Ecuador

Realizar el posicionamiento GNSS de las tres principales cumbres ecuatorianas para determinar sus coordenadas geodésicas

Realizar el posicionamiento GNSS en las placas de control Básico Vertical cercanas, enlazadas a la Red Geodésica Nacional (REGME),

Determinación de alturas de las principales cumbres ecuatorianas referidas al nivel medio del mar mediante nivelación GPS.

Diferencia entre la cartografía nacional y las alturas de las tres elevaciones mediante nivelación GPS Metodología

Posicionamiento Posicionamiento Planificación de GNSS en en placas de trabajo cumbres nivelación

Comparación con Procesamiento la cartografía Nivelación GPS de datos GNSS oficial del Ecuador

Determinación de distancias desde el centro de la Tierra Antecedentes Planificación Según el trabajo denominado “VALIDACIÓN DEL MÉTODO DE NIVELACIÓN GPS de trabajo EN EL ECUADOR CONTINENTAL, MEDIANTE EL ANÁLISIS DE VARIACIÓN DE ONDULACIÓN GEOIDAL” se estableció la planificación del trabajo.

Las consideraciones son las siguientes:

De acuerdo a los datos requeridos Las zonas de para aplicar variación de la nivelación GPS, es ondulación geoidal necesario tener en el Ecuador continental se puntos nivelados muestran según la cercanos al punto a variación del determinar su modelo EGMO8 altura.

La aplicabilidad de este método en el Ecuador, en función de la ondulación geoidal con Volcán Placa de Zona de Distancia el modelo EGMO8, determinando los nivelación variación errores típicos por Cotopaxi CHASQUI B 1 17 km distancia: Cayambe IV-L3-99A 1 17 km Enríquez, D., & Cárdenas, S. (2019). Validación del Método de nivelación GPS. Chimborazo XI-L5-20 1 7 km Posicionamiento GNSS en cumbres VOLCÁN COTOPAXI 28 abril 2019

Hora Equipos: Hora Punto Hora Fin Satélites Punto Hora Fin Satélites Inicio • 2 antenas GPS TRIMBLE R4 Inicio Refugio GPS GPS Cumbre volcán Cotopaxi 00h23 10h30 Doble frecuencia 06h34 07h49 GLONASS GLONASS Cotopaxi “José Ribas” • 1 trípode • 2 bases nivelantes Método Estático (Refugio) Método Estático rápido (Cumbre) Posicionamiento GNSS en cumbres VOLCÁN CAYAMBE 08 junio 2019

Hora Punto Hora Fin Satélites Equipos: Punto Hora Inicio Hora Fin Satélites Inicio • 2 antenas GPS TRIMBLE R4 Refugio GPS Doble frecuencia Cumbre volcán Cayambe GPS 06h35 07h28 GLONASS 00h28 11h10 Cayambe “Ruales Oleas GLONASS • 1 trípode Berge” • 2 bases nivelantes

Método Estático (Refugio) Método Estático rápido (Cumbre) Posicionamiento GNSS en cumbres VOLCÁN CHIMBORAZO 11-12 julio 2019

Punto Hora Inicio Hora Fin Satélites Equipos: Punto Hora Inicio Hora Fin Satélites • 2 antenas GPS TRIMBLE R4 GPS Doble frecuencia Cumbre volcán Refugio Chimborazo 21h24 (11 13h06 (12 GPS 06h24 07h26 GLONAS Chimborazo “Hermanos Carrel” de julio) de julio) GLONASS • 1 trípode S • 2 bases nivelantes

Método Estático (Refugio) Método Estático rápido (Cumbre) Posicionamiento GNSS en placas de nivelación

Placa / Fecha Hora Hora Intervalo Satélites Placa / Fecha Hora Hora Intervalo Satélites Placa / Volcán Fecha Hora Hora Intervalo Satélites Volcán Inicio Fin Registro Volcán Inicio Fin Registro Inicio Fin Registro CHASQUI B 17 11h06 12h10 5 s GPS IV-L3-99A 7 13h04 15h05 5 s GPS XI-L5-20 12 12h08 13h06 5 s GPS Cotopaxi agosto GLONASS Cayambe agosto GLONASS Chimborazo julio GLONASS Procesamiento de datos

El proyecto fue configurado bajo las siguientes condiciones:

•Proyección: UTM Zona 17 S •Máscara de elevación: 15° •Intervalo de procesamiento: 5 s •Tipo de efeméride: precisa •Satélites: GPS, GLONASS

Procesamiento Procesamiento Procesamiento Refugios-Estaciones de Refugios-Placas de Refugios-Cumbres Monitoreo Continuo nivelación VOLCÁN COTOPAXI Resultados Coordenadas Error Punto Alt. σN σh Este Norte σE (m) Procesamiento Elipsoidal (m) (m)

REFUGIO 785128.1439 9926556.5890 4884.6563 0.003 0.003 0.011 Refugios Se enlazó a dos EMC más cercanas CXEC 765451.1479 9896539.8281 2808.4937 - - - a cada refugio EPEC 784250.7904 9965160.3867 2522.9757 - - -

Estaciones de Monitoreo 40 km Continuo forman parte de la RED SIRGAS- CON

34 km VOLCÁN CAYAMBE Resultados Coordenadas Error Procesamiento Punto Alt. σh Este Norte σE (m) σN (m) Elipsoidal (m) Refugios REFU_CAYA 832898.2055 10000939.2204 4647.4776 0.002 0.002 0.007 Se enlazó a dos EMC más cercanas IBEC 821082.4595 10038752.3857 2246.1876 - - - a cada refugio EPEC 784250.7873 9965160.3867 2522.9718 - - -

Estaciones de 36 km Monitoreo Continuo forman parte de la RED SIRGAS- CON

62 km VOLCÁN CHIMBORAZO Resultados Coordenadas Error Procesamiento Punto Alt. Este Norte σE (m) σN (m) σh (m) Elipsoidal Refugios CHIM_REFU 739675.8901 9836854.8716 4873.6360 0.003 0.003 0.007 Se enlazó a dos EMC más cercanas CXEC 765451.1448 9896539.8312 2808.4938 - - - a cada refugio RIOP 761338.8162 9817404.8452 2817.1704 - - -

Estaciones de Monitoreo Continuo 61 km forman parte de la RED SIRGAS- CON

26 km Resultados

Coordenadas Error Cumbres Alt. σE Procesamiento Este Norte σN (m) σh (m) Cumbres Elipsoidal (m) Cotopaxi 785194.333 9924705.67 5920.5575 0.002 0.001 0.01 Cayambe 835201.212 10002792.7 5823.142 0.002 0.002 0.005 Chimborazo 742820.378 9837544.69 6295.4363 0.001 0.001 0.008

Coordenadas Error Placa2 Procesamiento Este Norte Alt. Elipsoidal σE (m) σN (m) σh (m)

Placas de CHASQUI B Cotopaxi 767922.7663 9922396.1767 3154.7603 0.003 0.002 0.021 nivelación IV-L3-99A Cayambe 817331.401 10003440.1639 2811.3345 0.002 0.002 0.013 XI-L5-20 Chimborazo 736493.8243 9834171.3943 4373.9226 0.002 0.002 0.004 Aplicación de la nivelación GPS

퐻푛 = 퐻푛 + ℎ − ℎ − ɳ − ɳ Cumbres de los 푃 푄 푃 푄 푃 푄 volcanes -Ondulaciones geoidales Donde: Placas de nivelación 푛 퐻푄 : altura nivelada del punto Q Cumbres de los ɳ푄: ondulación geoidal del punto Q Nivelación GPS volcanes ℎ : altura elipsoidal del punto Q (Insumos) Alturas 푄 elipsoidales 퐻푛: altura nivelada del punto P Placas de 푃 nivelación

ɳ푃: ondulación geoidal del punto P Placas de ℎ : altura elipsoidal del punto P Alturas niveladas 푃 nivelación

Enríquez, D., & Cárdenas, S. (2019). Validación del Método de nivelación GPS. Volcán Chimborazo 6267.25 m.s.n.m. ± 5cm Resultados

Volcán Cotopaxi 5892.24 m.s.n.m. ± 15cm

Volcán Cayambe 5794.98 m.s.n.m. ± 15cm Comparación de resultados con cartografía oficial del Ecuador

Datos de alturas Volcán Chimborazo Alturas Expediciones de W. Reiss y A. Stubel Alturas niveladas 1870-1873, mediante métodos Cartografía Diferencia Volcán (con NIV trigonométricos. oficial del (m) GPS) Ecuador (m) 2019 (m) Volcán Cotopaxi Chimborazo 6267.254 6310 -42.746 IGM 1993. Métodos estereofotogramétricos Cotopaxi 5892.2472 5897 -4.7528 Cayambe 5794.9822 5790 4.9822 Volcán Cayambe IGM 1999. Métodos estereofotogramétricos cercano alsol) comparativa Chimborazo centro de la de la centro (punto más (punto relaciónal distancias Tierra en desde desde el volcán de las de las Lista Lista 10 12 11 13 9 8 6 4 2 1 7 5 3 Orden Ojos del Ojos Salado Monte Everest Monte Chimborazo Chopicalqui Kilimanjaro Aconcagua Huascarán Elevación Cayambe Palcaraju Huandoy Cotopaxi Yerupaja Distancia desdeDistancia el centro de lade el centro 6384009.666 6384054.566 6383962.982 6384097.904 6383849.967 6384418.505 6383893.461 6383960.138 (m)Tierra 6384361.512 6383971.306 6382306.772 6378910.511 6380661.03 Chimborazo (m)Chimborazo Diferencia con con Diferencia del volcán distancia 5507.994 2111.733 3757.475 408.839 568.538 525.044 447.199 363.939 320.601 458.367 455.523 56.993 - Chile Tanzania Nepal Argentina Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador - País Perú Perú Perú Perú Perú Argentina - China - Kenia Nevado Nevado Nevado (Más alto (Másalto de América (Más alto alto (Más del (Más alto (Másalto de Tipo de Volcánactivo Volcán Volcánactivo Volcán n.m.m Nevado Nevado Nevado Nevado Nevado n.m.m n.m.m Macizo montaña mundo África activo activo .) ) ) en en en referencia referencia referencia al al el el