En geodesia , topografía , hidrografía y navegación , el datum vertical o datum altimétrico es una superficie de coordenadas de referencia utilizada para posiciones verticales , como las elevaciones de las características terrestres ( terreno , batimetría , nivel del agua y estructuras construidas) y altitudes de las órbitas de los satélites . y en aviación . En ciencia planetaria , los datos verticales también se conocen como superficie de elevación cero [1] o referencia de nivel cero . [2]
Los criterios comúnmente adoptados para un datum vertical incluyen los siguientes enfoques:
Los datos verticales destacados utilizados por los profesionales incluyen el Datum vertical geodésico nacional de 1929 y el Datum vertical norteamericano de 1988 .
En el uso común, las elevaciones a menudo se citan en altura sobre el nivel del mar , aunque lo que realmente significa "nivel del mar" es una cuestión más compleja de lo que podría pensarse en un principio: la altura de la superficie del mar en cualquier lugar y momento es el resultado de numerosos efectos, incluyendo olas, viento y corrientes, presión atmosférica, mareas , topografía e incluso diferencias en la fuerza de la gravedad debido a la presencia de montañas, etc.
Para medir la altura de objetos en tierra, el dato habitual utilizado es el nivel medio del mar (MSL). Se trata de un datum de marea que se describe como la media aritmética de la elevación horaria del agua tomada durante un ciclo específico de 19 años. Esta definición promedia las mareas altas y bajas (causadas por los efectos gravitacionales del sol y la luna) y las variaciones a corto plazo. No eliminará los efectos de la fuerza de la gravedad local, por lo que la altura del MSL, en relación con un datum geodésico, variará en todo el mundo, e incluso alrededor de un país. Los países tienden a elegir el nivel medio del mar en un punto específico para utilizarlo como el "nivel del mar" estándar para todos los mapas y estudios en ese país. (Por ejemplo, en Gran Bretaña, el datum vertical nacional, Ordnance Datum Newlyn , se basa en lo que era el nivel medio del mar en Newlyn en Cornwall entre 1915 y 1921). [3] Sin embargo, la elevación cero definida por un país no es lo mismo que la elevación cero definida por otro (porque el MSL no es el mismo en todas partes), razón por la cual los datos verticales definidos localmente difieren entre sí.
Se utiliza un principio diferente al elegir un datum para cartas náuticas . Por razones de seguridad, un marinero debe poder conocer la profundidad mínima del agua que podría ocurrir en cualquier punto. Por esta razón, las profundidades y las mareas en una carta náutica se miden en relación con el datum de la carta , que se define como un nivel por debajo del cual la marea rara vez cae. La forma exacta en que se elige depende del régimen de mareas en el área que se está cartografiando y de la política del servicio hidrográfico que produce la carta en cuestión; una definición típica es marea astronómica más baja (la marea más baja predecible a partir de los efectos de la gravedad), o marea baja media inferior (la marea más baja promedio de cada día), aunque a veces se utiliza MSL en aguas con rangos de marea muy bajos.
Por el contrario, si un barco va a pasar con seguridad bajo un puente bajo o un cable eléctrico aéreo, el marinero debe conocer la distancia mínima entre el mástil y la obstrucción, lo que ocurrirá durante la marea alta. En consecuencia, las distancias de los puentes, etc., se dan en relación con un datum basado en la marea alta, como la marea astronómica más alta o los manantiales de agua alta media.
El nivel del mar no permanece constante a lo largo del tiempo geológico , por lo que los datos de marea son menos útiles cuando se estudian procesos a muy largo plazo. En algunas situaciones, el nivel del mar no se aplica en absoluto (por ejemplo, para mapear la superficie de Marte ), lo que obliga al uso de una "elevación cero" diferente, como el radio medio.
Un datum vertical geodésico toma un punto cero específico y calcula elevaciones basándose en el modelo geodésico que se utiliza, sin mayor referencia a los niveles del mar. Por lo general, el punto de referencia inicial es un mareógrafo, por lo que en ese punto los datos geodésicos y de marea pueden coincidir, pero debido a las variaciones del nivel del mar, es posible que las dos escalas no coincidan en otros lugares. Un ejemplo de datum geodésico basado en la gravedad es NAVD88 , utilizado en América del Norte, que hace referencia a un punto en Quebec , Canadá . Los puntos de referencia basados en elipsoides, como WGS 84 , GRS80 o NAD83, utilizan una superficie teórica que puede diferir significativamente del geoide .
Los tipos comunes de referencias verticales incluyen: [4]
Junto con la latitud φ y la longitud λ , la altura h proporciona las coordenadas geodésicas tridimensionales o coordenadas geográficas de una ubicación. [6]
Para especificar completamente la ubicación de una característica topográfica en, dentro o por encima de la Tierra, también se debe especificar la distancia vertical desde el centro o la superficie de la Tierra. La Tierra no es una esfera, sino una forma irregular que se aproxima a un elipsoide biaxial . Es casi esférico, pero tiene un abultamiento ecuatorial que hace que el radio en el ecuador sea aproximadamente un 0,3% mayor que el radio medido a través de los polos. El eje más corto coincide aproximadamente con el eje de rotación. Aunque los primeros navegantes pensaban que el mar era una superficie horizontal que podía utilizarse como punto de referencia vertical, en realidad no es así. La Tierra tiene una serie de capas de igual energía potencial dentro de su campo gravitacional . La altura es una medida en ángulo recto con respecto a esta superficie, aproximadamente hacia el centro de la Tierra, pero las variaciones locales hacen que las capas equipotenciales sean irregulares (aunque aproximadamente elipsoidales). La elección de qué capa utilizar para definir la altura es arbitraria.
Un dato cartográfico es la superficie del nivel del agua que sirve como origen de las profundidades mostradas en una carta náutica y para informar y predecir las alturas de las mareas. Un datum de carta generalmente se deriva de alguna fase de marea , en cuyo caso también se conoce como datum de marea. [8] Los datos cartográficos comunes son la marea astronómica más baja (LAT) [8] y la bajamar media más baja (MLLW). En zonas sin mareas, por ejemplo en el Mar Báltico , se utiliza el nivel medio del mar (MSL). [9]
Un datum de carta es un tipo de datum vertical y no debe confundirse con el datum horizontal de la carta.{{cite web}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )