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Asociación Internacional de Geodesia

La Asociación Internacional de Geodesia ( IAG ) es una asociación constituyente de la Unión Internacional de Geodesia y Geofísica que se centra en la ciencia que mide y describe...

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La Asociación Internacional de Geodesia ( IAG ) es una asociación constituyente de la Unión Internacional de Geodesia y Geofísica que se centra en la ciencia que mide y describe la forma de la Tierra , su rotación y su campo gravitatorio.

Historia

Los precursores de la IAG fueron las campañas de medición de arcos . La IAG se fundó en 1862 como Mitteleuropäische Gradmessung ( Medición de Arcos de Europa Central ), más tarde se convirtió en Europäische Gradmessung (Medición de Arcos de Europa) en 1867, Internationale Erdmessung ( Asociación Geodésica Internacional en francés y "Asociación Geodésica Internacional" en inglés) en 1886, y adoptó su nombre actual en 1946. [ 1 ] [ 2 ] [ a ]

Ya en 1861, Johann Jacob Baeyer envió un memorándum al rey de Prusia recomendando la colaboración internacional en Europa Central con el objetivo de determinar la forma y las dimensiones de la Tierra. En el momento de su creación, la asociación contaba con dieciséis países miembros: Imperio Austríaco , Reino de Bélgica , Dinamarca , siete estados alemanes ( Gran Ducado de Baden , Reino de Baviera , Reino de Hannover , Mecklemburgo , Reino de Prusia , Reino de Sajonia , Sajonia-Coburgo y Gotha ), Reino de Italia , Países Bajos , Imperio Ruso (por Polonia ), Reinos Unidos de Suecia y Noruega , así como Suiza . [ b ] La Medición de Arcos de Europa Central creó una Oficina Central, ubicada en el Instituto Geodésico Prusiano, cuya gestión fue confiada a Johann Jacob Baeyer. [ 12 ] [ 1 ] [ 13 ]

El objetivo de Baeyer era determinar con precisión las anomalías en la forma de la Tierra mediante triangulaciones exactas, combinadas con mediciones de gravedad. Esto implicaba determinar el geoide mediante mediciones gravimétricas y de nivelación, para así obtener un conocimiento exacto del esferoide terrestre, teniendo en cuenta las variaciones locales. Para resolver este problema, era necesario estudiar cuidadosamente amplias zonas de terreno en todas las direcciones. Baeyer desarrolló un plan para coordinar levantamientos geodésicos en el espacio comprendido entre los paralelos de Palermo y Christiania ( Oslo ) y los meridianos de Bonn y Trunz (nombre alemán de Milejewo en Polonia ). Este territorio estaba cubierto por una red triangular e incluía más de treinta observatorios o estaciones cuya posición se determinó astronómicamente. Baeyer propuso volver a medir diez arcos de meridianos y un mayor número de arcos de paralelos, para comparar la curvatura de los arcos meridianos en las dos laderas de los Alpes , con el fin de determinar la influencia de esta cordillera en la deflexión vertical . Baeyer también planeó determinar la curvatura de los mares: el Mediterráneo y el Adriático al sur, y el Mar del Norte y el Báltico al norte. En su opinión, la cooperación de todos los Estados de Europa Central podría abrir el camino a la investigación científica de mayor interés, una investigación que cada Estado, considerado de forma aislada, no podría emprender. [ 14 ] [ 15 ]

Arco Geodésico de Struve

Desde la medición de arco de Delambre y Méchain , Friedrich Wilhelm Bessel, utilizando el método de mínimos cuadrados, había calculado a partir de varias mediciones de arco un nuevo valor para el achatamiento de la Tierra, que determinó como 1 / 299,15 . [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ c ] Diecisiete años después de que Bessel calculara su elipsoide de referencia , algunos de los arcos meridianos que el astrónomo alemán había utilizado para su cálculo se habían ampliado. Esta fue una circunstancia muy importante porque la influencia de los errores aleatorios debidos a las deflexiones verticales se minimizaba en proporción a la longitud de los arcos meridianos: cuanto más largos fueran los arcos meridianos, más precisa sería la imagen del elipsoide terrestre . [ 16 ]

Arco meridiano Europa Occidental-África : un arco meridiano que se extiende desde las Islas Shetland , a través de Gran Bretaña, Francia y España, hasta El Aghuat en Argelia, cuyos parámetros se calcularon a partir de estudios realizados entre mediados y finales del siglo XIX. Arrojó un valor para el radio ecuatorial de la Tierra de a = 6 377 935 metros, asumiendo una elipticidad de 1/299,15. El radio de curvatura de este arco no es uniforme, siendo, en promedio, unos 600 metros mayor en la parte norte que en la parte sur. Se representa el meridiano de Greenwich en lugar del meridiano de París . [ 25 ]

Después de la medición del arco geodésico de Struve , se resolvió en la década de 1860, por iniciativa de Carlos Ibáñez e Ibáñez de Ibero , futuro presidente tanto de la Asociación Geodésica Internacional como del Comité Internacional de Pesas y Medidas , volver a medir el arco del meridiano desde Dunkerque hasta Formentera y extenderlo desde Shetland hasta el Sahara . [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] Esto no allanó el camino a una nueva definición del metro porque se sabía que la definición teórica del metro había sido inaccesible y engañosa en el momento de la medición del arco de Delambre y Mechain, ya que el geoide es una bola, que en su conjunto puede asimilarse a un esferoide oblato , pero que en detalle difiere de él de tal manera que prohíbe cualquier generalización y cualquier extrapolación a partir de la medición de un solo arco meridiano. [ 30 ] En 1859, Friedrich von Schubert demostró que varios meridianos no tenían la misma longitud, confirmando una hipótesis de Jean Le Rond d'Alembert . También propuso un elipsoide con tres ejes desiguales. [ 31 ] [ 32 ] En 1860, Elie Ritter, un matemático de Ginebra , utilizando los datos de Schubert, calculó que el elipsoide terrestre podría ser más bien un esferoide de revolución de acuerdo con el modelo de Adrien-Marie Legendre . [ 33 ] Sin embargo, al año siguiente, retomando su cálculo sobre la base de todos los datos disponibles en ese momento, Ritter llegó a la conclusión de que el problema solo se resolvió de manera aproximada, ya que los datos parecían demasiado escasos y, para algunos, afectados por desviaciones verticales , en particular la latitud de Montjuïc en el arco meridiano francés, cuya determinación también se había visto afectada en menor proporción por errores sistemáticos del círculo repetido . [ 34 ] [ 35 ] [ 30 ] [ d ]

La definición del metro en la década de 1790 se basaba en mediciones de arco realizadas en Francia y Perú, estableciéndolo como 1/40 millonésima parte de la circunferencia de la Tierra medida a través de los polos. La imprecisión de la época era tal que, en cuestión de pocos años, mediciones más fiables habrían dado un valor diferente para la definición de este estándar internacional. Esto no invalida el metro en absoluto, sino que pone de relieve que las continuas mejoras en la instrumentación permitieron realizar mediciones más precisas del tamaño de la Tierra.

— Propuesta del Arco Geodésico de Struve para su inscripción en la Lista del Patrimonio Mundial, pág. 40

Desde que se definió originalmente el metro, cada vez que se realiza una nueva medición, con instrumentos, métodos o técnicas más precisos, se dice que el metro se basa en algún error, de cálculos o mediciones. [ 42 ] Cuando Carlos Ibáñez e Ibáñez de Ibero participó en la re-medición y extensión de la medición de arco de Delambre y Méchain, matemáticos como Legendre y Gauss habían desarrollado nuevos métodos para procesar datos, incluido el " método de mínimos cuadrados " que permitía comparar datos experimentales contaminados con errores de observación con un modelo matemático. [ 5 ] [ e ] Las mediciones de la Tierra subrayaron así la importancia del método científico en un momento en que la estadística se implementaba en la geodesia. [ 5 ] Como científico destacado de su época, Carlos Ibáñez e Ibáñez de Ibero fue uno de los 81 miembros fundadores del Instituto Internacional de Estadística (ISI) y delegado de España en la primera sesión del ISI (ahora llamada Congreso Mundial de Estadística) en Roma en 1887. [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]

Gravímetro con variante del péndulo de Repsold-Bessel

Las mejoras significativas en los instrumentos de medición de la gravedad también deben atribuirse a Bessel. Él ideó un gravímetro construido por Adolf Repsold que fue utilizado por primera vez en Suiza por Emile Plantamour , [ 48 ] Charles Sanders Peirce e Isaac-Charles Élisée Cellérier (1818–1889), un matemático ginebrino pronto descubrieron de forma independiente una fórmula matemática para corregir los errores sistemáticos de este dispositivo que habían sido notados por Plantamour y Adolphe Hirsch . [ 48 ] [ 49 ] Esto permitiría a Friedrich Robert Helmert determinar un valor notablemente preciso de ⁠ 1 / 298.3 ⁠ para el achatamiento de la Tierra cuando propuso su elipsoide de referencia . [ 50 ] Esto también fue resultado de la Convención del Metro de 1875, cuando el metro fue adoptado como una unidad científica internacional de longitud para la conveniencia de los geodestas de Europa continental siguiendo a precursores como Ferdinand Rudolph Hassler, más tarde Carlos Ibáñez e Ibáñez de Ibero. [ 51 ] [ 52 ] [ 53 ] [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ] [ 57 ]

En el siglo XIX, los astrónomos y geodestas se preocupaban por cuestiones de longitud y tiempo, ya que eran responsables de determinarlas científicamente y las utilizaban continuamente en sus estudios. La Asociación Geodésica Internacional, que había cubierto Europa con una red de longitudes fundamentales, se interesó por la cuestión de un meridiano de referencia internacionalmente aceptado en su séptima conferencia general en Roma en 1883. [ 58 ] De hecho, la Asociación ya proporcionaba a las administraciones las bases para los levantamientos topográficos y a los ingenieros los puntos de referencia fundamentales para su nivelación. Parecía natural que contribuyera al logro de un progreso significativo en navegación, cartografía y geografía, así como al servicio de las principales instituciones de comunicaciones, ferrocarriles y telégrafos. [ 59 ] Desde un punto de vista científico, para ser candidato al estatus de meridiano de referencia internacional, el proponente debía satisfacer tres criterios importantes. Según el informe de Carlos Ibáñez e Ibáñez de Ibero, debía contar con un observatorio astronómico de primera categoría, estar directamente vinculado mediante observaciones astronómicas a otros observatorios cercanos y estar conectado a una red de triángulos de primera categoría en el país circundante. [ 59 ] Cuatro observatorios importantes podrían satisfacer estos requisitos: Greenwich , París , Berlín y Washington. La conferencia concluyó que el Observatorio de Greenwich era el que mejor se ajustaba a las condiciones geográficas, náuticas, astronómicas y cartográficas que guiaron la elección de un meridiano de referencia internacional, y recomendó que los gobiernos lo adoptaran como estándar mundial. [ 60 ] La Conferencia también expresó su esperanza de que, si el mundo entero se ponía de acuerdo en la unificación de longitudes y horas mediante la elección del meridiano de Greenwich por parte de la Asociación, Gran Bretaña podría responder a favor de la unificación de pesos y medidas, adhiriéndose a la Convención del Metro . [ 61 ]

La Asociación Geodésica Internacional adquirió importancia mundial con la adhesión de Chile , México y Japón en 1888; Argentina y Estados Unidos en 1889; y el Imperio Británico en 1898. El convenio de la Asociación Geodésica Internacional expiró a finales de 1916. No se renovó debido a la Primera Guerra Mundial . Sin embargo, las actividades del Servicio Internacional de Latitud continuaron a través de una Asociación Geodésica reducida entre Estados neutros gracias a los esfuerzos de HG van de Sande Bakhuyzen y Raoul Gautier (1854-1931), directores respectivamente del Observatorio de Leiden y del Observatorio de Ginebra . [ 2 ] [ 1 ] Durante la guerra, muchos científicos se preocuparon por los medios que se considerarían para reanudar, al final de las hostilidades, el trabajo científico internacional. Una idea esencialmente estadounidense y británica fue agrupar las uniones científicas relacionadas con diversas disciplinas bajo la autoridad de un Consejo Supremo. Una conferencia internacional, que reunió en Bruselas en julio de 1919 a científicos de los países aliados o asociados en la lucha contra Alemania y de un cierto número de estados neutrales, creó un Consejo Internacional de Ciencias y varias uniones dependientes de este Consejo; pero la Geodesia , en lugar de ser libre e independiente como antes, se asoció con las Ciencias Geofísicas en la Unión Internacional de Geodesia y Geofísica, cuyo primer presidente fue Charles Jean-Pierre Lallemand . [ 62 ]

Descripción general

La IAG está compuesta por la Oficina de la IAG, la Dirección de la IAG, el Consejo de la IAG, el Comité Ejecutivo de la IAG, comisiones, servicios y un Sistema de Observación. La organización está alojada en la Agencia Federal de Cartografía y Geodesia (BKG) [ 63 ] y su sitio web está alojado en la Oficina Federal de Metrología y Topografía .

Hay cuatro comisiones:

  • Marcos de referencia
  • Campo gravitatorio
  • Geodinámica y rotación de la Tierra
  • Posicionamiento y aplicaciones

y los Comités Intercomisionados de Teoría, Geodesia Marina y Geodesia para la Investigación Climática.

Servicios internacionales

Los doce servicios de IAG se dividen en tres áreas temáticas generales: geodesia (IERS, IDS, IGS, ILRS e IVS), gravedad (IGFS, ICGEM, IDEMS, ISG, IGETS y BGI) y nivel del mar (PSMSL).

El Sistema Global de Observación Geodésica (GGOS) es el brazo de observación del IAG que se centra en demostrar la infraestructura geodésica para medir los cambios en la forma, la rotación y la distribución de masa de la Tierra. [ 64 ] [ 65 ]

El Servicio Internacional GNSS (IGS), parte de GGOS, archiva y procesa datos GNSS de todo el mundo. [ 66 ] Los datos del IGS se utilizan en el marco de referencia 2021 (G2139) del WGS84. [ 67 ]

Diario

IAG patrocina la revista Journal of Geodesy , publicada por Springer . [ 68 ]

Premios

Los premios de la IAG a los logros sobresalientes en geodesia incluyen [ 69 ] el Premio Guy Bomford (inaugurado en 1975), [ 70 ] la Medalla Levallois (inaugurada en 1979), [ 71 ] y el Premio IAG al Joven Autor [ 72 ] (inaugurado en 1993). [ 69 ]

Véase también

Notas

  1. ↑ En la segunda mitad del siglo XIX, la creación de la Asociación Geodésica Internacional marcó, [ 3 ] siguiendo los ejemplos de Friedrich Wilhelm Bessel y Friedrich Georg Wilhelm von Struve , [ 4 ] la adopción sistemática de métodos más rigurosos, entre ellos la aplicación de los mínimos cuadrados en geodesia. [ 5 ] [ 6 ] Se hizo posible medir con precisión arcos paralelos, ya que la diferencia de longitud entre sus extremos podía determinarse gracias a la invención del telégrafo eléctrico . [ 7 ] Además, los avances en metrología combinados con los de gravimetría han dado lugar a una nueva era de la geodesia . Si la metrología de precisión necesitó la ayuda de la geodesia, esta última no podía seguir prosperando sin la ayuda de la metrología. Fue entonces necesario definir una unidad única para expresar todas las mediciones de arcos terrestres y todas las determinaciones de la aceleración gravitatoria mediante péndulo. [ 8 ]
  2. ↑ España y Portugal se unieron a la Medición Europea de Arcos en 1866. El Imperio francés dudó durante mucho tiempo antes de ceder a las demandas de la Asociación, que solicitó a los geodestas franceses que participaran en su trabajo. Fue solo después de la Guerra Franco-Prusiana que Charles-Eugène Delaunay representó a Francia en el Congreso de Viena en 1871. En 1874, Hervé Faye fue nombrado miembro de la Comisión Permanente, presidida por Carlos Ibáñez e Ibáñez de Ibero. [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]
  3. ↑ Bessel tuvo en cuenta los errores en el método de cálculo de la longitud de la medición del arco de Delambre y Méchain cuando propuso su elipsoide de referencia en 1841. [ 19 ] La longitud definitiva del Mètre des Archives había requerido un valor para la forma no esférica de la Tierra , conocida como el achatamiento de la Tierra. La Comisión de Pesos y Medidas adoptó, en 1799, un achatamiento de ⁠ 1 / 334 ⁠ basado en el análisis de Pierre-Simon Laplace, quien combinó el arco de Perú y los datos del arco meridiano de Delambre y Méchain . [ 20 ] Combinando estos dos conjuntos de datos, Laplace logró estimar el achatamiento nuevamente y se alegró de encontrar el valor adecuado ⁠ 1 / 334 ⁠ . También coincidía bien con su estimación de 1/336 basada en 15 mediciones de péndulo [ 21 ]. El elipsoide de referencia de Bessel sería utilizado durante mucho tiempo por los geodestas. Friedrich Robert Helmert propuso un valor aún más preciso en 1901, según mediciones de gravedad realizadas bajo los auspicios de la Asociación Geodésica Internacional. [ 22 ] [ 23 ] [ 4 ] [ 16 ] [ 24 ]
  4. ↑ Era bien sabido que al medir la latitud de dos estaciones en Barcelona , ​​Méchain había encontrado que la diferencia entre estas latitudes era mayor que la predicha por la medición directa de la distancia por triangulación y que no se atrevía a admitir esta inexactitud. [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] Esto se explicó más tarde por la holgura en el eje central del círculo repetitivo que causaba desgaste y, en consecuencia, las mediciones del cenit contenían errores sistemáticos significativos . [ 35 ] El movimiento polar predicho por Leonhard Euler y descubierto más tarde por Seth Carlo Chandler también tuvo un impacto en la precisión de las determinaciones de latitud. [ 40 ] [ 22 ] [ 41 ] [ 21 ] Entre todas estas fuentes de error, fue principalmente una deflexión vertical desfavorable la que dio una determinación inexacta de la latitud de Barcelona y un metro "demasiado corta" en comparación con una definición más general tomada del promedio de un gran número de arcos. [ 30 ]
  5. ↑ La Oficina Internacional de Pesas y Medidas tendría un papel central en las mediciones geodésicas internacionales, ya que el descubrimiento del invar por Charles Édouard Guillaume minimizó el impacto de las imprecisiones de medición debidas a errores sistemáticos de temperatura . [ 43 ]

Referencias

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Fuentes

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Lecturas adicionales

  • Drewes, Hermann; Kuglitsch, Franz; Adám, József; Rózsa, Szabolcs (2016). "El manual del geodesista 2016" . Revista de Geodesia . 90 (10): 907– 1205. Bibcode : 2016JGeod..90..907D . doi : 10.1007/s00190-016-0948-z . S2CID 125925505 . 
  • Informe de la IUGG archivado el 26/05/2013 en Wayback Machine (2012), págs. 47-50.
  • Historia de IAG: Fotos de los presidentes y secretarios
  • Marcos de referencia terrestres: Conectando el mundo a través de la geodesia (2023) Vídeo corto de GGOS