Glosario de términos de coordenadas geográficas y topografía

Coordenadas geográficas

Las coordenadas geográficas son un par de valores numéricos—latitud (posición norte-sur) y longitud (posición este-oeste)—que identifican con precisión cualquier punto en la superficie de la Tierra dentro de un sistema de referencia definido matemáticamente. Estas coordenadas son fundamentales para la navegación, cartografía, topografía, aviación y análisis geoespacial, formando un método estandarizado globalmente para referenciar ubicaciones y permitiendo una comunicación inequívoca entre disciplinas y fronteras.

El concepto de coordenadas geográficas se remonta a las matemáticas y astronomía griegas antiguas, pero las definiciones precisas actuales están reguladas por organizaciones geodésicas internacionales como la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) y la Asociación Internacional de Geodesia (IAG). Los estándares modernos, como los Anexos 4 y 15 de la OACI, requieren que todas las coordenadas relacionadas con la aviación estén referenciadas al Sistema Geodésico Mundial 1984 (WGS84), garantizando la consistencia global para la navegación, cartografía y seguridad.

Las coordenadas suelen expresarse en grados, minutos y segundos (GMS) o en grados decimales, siempre ligadas a un datum geodésico específico—un modelo matemático de la forma y el tamaño de la Tierra. El datum establece el origen y la orientación de referencia del sistema de coordenadas. El par (latitud, longitud) identifica de manera única la intersección de un paralelo (latitud constante) y un meridiano (longitud constante).

Estas coordenadas son indispensables en aplicaciones que van desde la planificación de vuelos y la gestión del espacio aéreo hasta la administración de tierras, SIG y monitoreo ambiental. En aviación, por ejemplo, la determinación precisa de las ayudas a la navegación y los umbrales de pista es obligatoria para garantizar la seguridad operativa.

La precisión e integridad de las coordenadas geográficas dependen de la exactitud de los instrumentos de medición, el datum de referencia subyacente y el método de determinación (por ejemplo, posicionamiento por satélite, topografía clásica o teledetección). La OACI y otros manuales técnicos especifican la precisión de reporte y el intervalo de confianza requeridos según el uso operativo.

Coordenada

Una coordenada es un valor numérico que, junto con uno o más, especifica la ubicación de un punto en un espacio dado respecto a un sistema de referencia definido. En geodesia y topografía, las coordenadas pueden ser:

• Angulares (latitud y longitud, para posiciones en la superficie terrestre)
• Lineales (este y norte, en metros o pies, para sistemas planares)

Las coordenadas pueden ser unidimensionales (a lo largo de una línea), bidimensionales (en un plano) o tridimensionales (en el espacio, con elevación). La elección del tipo y sistema de coordenadas depende de la aplicación y la precisión requerida. Por ejemplo, las descripciones legales de terrenos pueden usar coordenadas State Plane o UTM, mientras que la navegación global y la aviación usan universalmente coordenadas geodésicas referenciadas a WGS84.

Las coordenadas son fundamentales para el intercambio de datos espaciales, permitiendo la interoperabilidad entre sistemas y organismos. Los estándares de metadatos requieren la especificación explícita del sistema de coordenadas, datum, precisión y método de determinación de cualquier coordenada reportada.

Sistemas de coordenadas

Sistema de referencia

Un sistema de referencia es un marco geométrico estandarizado para establecer la posición de puntos en el espacio, definido por una o más coordenadas respecto a ejes, planos o superficies designadas. Los principales tipos relevantes para la geodesia incluyen:

• Sistemas de referencia geodésicos: Modelan la Tierra como un elipsoide, usando latitud, longitud y altura (por ejemplo, WGS84).
• Sistemas de referencia geocéntricos: Definen posiciones en el espacio tridimensional (X, Y, Z) desde el centro de la Tierra (por ejemplo, ITRS).
• Sistemas de referencia planos (rectangulares): Proyectan la superficie terrestre sobre un plano utilizando coordenadas cartesianas (por ejemplo, UTM).

La elección del sistema de referencia depende del uso previsto, la extensión geográfica y la precisión requerida. La aviación internacional exige WGS84 para la consistencia global, mientras que las agencias cartográficas nacionales pueden usar sistemas locales con parámetros de transformación para interoperabilidad.

Sistema de coordenadas

Un sistema de coordenadas define matemáticamente cómo las coordenadas se relacionan con ejes, planos o superficies de referencia y establece reglas para medir distancias y ángulos. Los tres tipos principales son:

1. Sistema de coordenadas planas (rectangulares): Usa ejes X e Y perpendiculares (y a veces Z para elevación) para especificar posiciones en un plano. Común en cartografía local/regional (por ejemplo, State Plane, British National Grid).

2. Sistema de coordenadas esféricas (geográficas): Modela la Tierra como una esfera o elipsoide, usando latitud (ángulo desde el ecuador) y longitud (ángulo desde el meridiano de origen). Base de la cartografía y navegación global.

3. Sistema de coordenadas geocéntricas: Usa coordenadas X, Y, Z desde el centro de la Tierra. Esencial para el seguimiento de satélites y geodesia de alta precisión.

Cada sistema está asociado a una superficie de referencia, datum y parámetros de transformación específicos. Las plataformas modernas de SIG y navegación soportan conversiones entre estos sistemas.

Sistema de coordenadas geográficas (GCS)

Un Sistema de Coordenadas Geográficas (GCS) define ubicaciones en la superficie terrestre utilizando dos medidas angulares:

• Latitud (φ): Ángulo norte o sur desde el plano ecuatorial (−90° a +90°).
• Longitud (λ): Ángulo este u oeste desde el meridiano de origen (−180° a +180°).

El GCS siempre está referenciado a un datum geodésico (por ejemplo, WGS84, NAD83). Las coordenadas se expresan en grados decimales o GMS. La elección del datum afecta significativamente los valores de las coordenadas, por lo que se requiere especificación explícita para la precisión e interoperabilidad.

El GCS es la base de toda la cartografía global, navegación e intercambio de datos geoespaciales—utilizado por GPS, aviación, cartas náuticas y la mayoría de los mapas web. En aviación, los estándares de la OACI requieren coordenadas referenciadas a WGS84 para todos los datos oficiales.

Latitud

La latitud mide la posición de un punto al norte o sur del ecuador, a lo largo de un meridiano. Los valores van desde 0° en el ecuador hasta +90° (Polo Norte) o −90° (Polo Sur). Las líneas de latitud constante se llaman paralelos.

La latitud puede expresarse en GMS o grados decimales, usando notación N/S o positiva/negativa. Por ejemplo, la latitud de New York City Hall es 40° 42′ 45″ N o +40.7125°.

Históricamente determinada por observación astronómica, la latitud ahora se mide principalmente mediante GNSS/GPS. Los estándares especifican el número de decimales a reportar, según la importancia operativa.

La latitud geodésica (usada en cartografía y navegación) es el ángulo entre el plano ecuatorial y la normal al elipsoide de referencia en el punto.

Longitud

La longitud mide la posición de un punto al este u oeste del meridiano de origen, a lo largo del plano ecuatorial. Los valores van desde 0° en Greenwich hasta +180° al este o −180° al oeste. Las líneas de longitud constante se llaman meridianos, que convergen en los polos.

La longitud se expresa en GMS o grados decimales, usando notación E/O o positiva/negativa. Por ejemplo, la longitud de New York City Hall es 74° 0′ 23″ O o −74.006389°.

Históricamente, la determinación de la longitud requería una medición precisa del tiempo; hoy en día, el GNSS/GPS proporciona longitudes globales de alta precisión. Los estándares modernos especifican la longitud geodésica para consistencia y seguridad.

Meridiano de origen

El meridiano de origen (longitud 0°) es la línea de referencia global para medir la longitud, que pasa por Greenwich, Inglaterra. Adoptado oficialmente en 1884, reemplazó a varios meridianos históricos (Ferro, París, etc.) utilizados en mapas antiguos.

El meridiano de origen es fundamental para definir el sistema de coordenadas geográficas y se utiliza en toda la navegación, cartografía y definiciones del espacio aéreo. Las realizaciones modernas (por ejemplo, el meridiano de referencia IERS) están atadas geodésicamente a redes globales para lograr precisión submétrica.

Ecuador

El ecuador es el círculo máximo a 0° de latitud, que divide la Tierra en los hemisferios norte y sur. Es perpendicular al eje de rotación de la Tierra y pasa por el centro de masa del planeta.

El ecuador es el origen para la medición de la latitud y es vital para cálculos geodésicos, estudios climáticos y navegación. Su realización precisa en redes geodésicas asegura una cartografía y posicionamiento global consistentes.

Coordenada vertical

Una coordenada vertical especifica la elevación o profundidad respecto a una superficie de referencia (datum vertical):

• Altura elipsoidal (h): Altura sobre el elipsoide de referencia (usada en GPS).
• Altura ortométrica (H): Altura sobre el nivel medio del mar (MSL), a lo largo de la línea de plomada.
• Altura del geoide (N): Separación entre el elipsoide y el geoide (superficie que aproxima el MSL).

La elección de la coordenada y datum vertical depende de la aplicación (por ejemplo, aviación, topografía, ingeniería). Los estándares requieren referencia explícita al datum vertical y método de medición para garantizar la precisión y seguridad.

Datum

Un datum es una superficie de referencia (modelo matemático) utilizada para medir y especificar ubicaciones. Define el origen, la orientación y la escala de un sistema de coordenadas. Hay dos tipos principales:

• Datum horizontal: Para latitud y longitud (por ejemplo, NAD27, NAD83, WGS84).
• Datum vertical: Para elevaciones (por ejemplo, NAVD88, EGM96/EGM2008).

La elección del datum es crítica—diferentes datums producen diferentes valores de coordenadas para el mismo punto. Todos los datos de coordenadas deben incluir especificación explícita del datum para garantizar interoperabilidad y precisión.

Para saber más

• Anexo 4 de la OACI: Cartas aeronáuticas
• Anexo 15 de la OACI: Servicios de Información Aeronáutica
• Estándares de la Asociación Internacional de Geodesia (IAG)
• Estándares de metadatos del Comité Federal de Datos Geográficos (FGDC)
• Estándares de Precisión Cartográfica del USGS

Tabla resumen: términos clave

Conclusión

Las coordenadas geográficas y los términos que las sustentan—latitud, longitud, datum, sistema de coordenadas y sistema de referencia—son la base de toda la cartografía moderna, navegación y análisis de datos espaciales. Adoptar los estándares actuales (como WGS84 y los requisitos de la OACI), especificar los datums y comprender estos conceptos es esencial para la precisión geoespacial, la seguridad y la interoperabilidad entre disciplinas.