Historia de los Sistemas de Coordenadas

Historia y Evolución de los Sistemas de Coordenadas

• Los sistemas de coordenadas han sido esenciales para representar posiciones en el espacio a lo largo de la historia.
• Permitió avances en matemáticas, astronomía, cartografía y ciencias de la computación.

Orígenes en la Antigüedad

• Egipcios y Babilonios (≈2000 a.C.) utilizaron métodos rudimentarios de ubicación basados en la observación de cuerpos celestes y medidas empíricas en terrenos.
• Los egipcios emplearon cuadrículas en papiros y paredes para diseño y delimitación de tierras.
• Hiparco de Nicea (≈190-120 a.C.) desarrolló un sistema de coordenadas celestes basado en latitud y longitud.
• Claudio Ptolomeo (≈100-170 d.C.) refinó el sistema de coordenadas geográficas en su obra Geografía, utilizando meridianos y paralelos.

Edad Media y Renacimiento

• El conocimiento griego y romano fue preservado y expandido en el mundo islámico durante la Edad Media.
• Los sistemas de coordenadas se volvieron más precisos con el avance de la cartografía en el Renacimiento.
• Gerardus Mercator (1512-1594) desarrolló la proyección de Mercator, que representa la Tierra en un plano sin distorsionar ángulos.
• Johannes Kepler (1571-1630) utilizó coordenadas en sus estudios sobre las órbitas planetarias.

Siglo XVII

• René Descartes (1596-1650) estableció el sistema de coordenadas cartesianas y el concepto de representar puntos en un plano mediante pares ordenados (x, y) en 1637 en su obra La Geometría.
• Permitió el desarrollo del álgebra geométrica, conectando el álgebra con la geometría.

Siglo XVIII-XIX

• Leonhard Euler (1707-1783) y Carl Friedrich Gauss (1777-1855) contribuyeron a la formalización de sistemas de coordenadas tridimensionales y a la teoría de superficies.
• Surgieron las coordenadas polares, usadas para representar posiciones en términos de un radio y un ángulo.
• Las coordenadas esféricas y cilíndricas se aplicaron en física y astronomía para describir cuerpos en el espacio.

Siglo XX y XXI

• Los sistemas de coordenadas evolucionaron hacia modelos más precisos con la llegada de la informática y la geodesia moderna.
• El Sistema de Coordenadas Geodésicas (WGS84) es la base del GPS moderno y se utiliza en navegación y cartografía digital.
• Se han desarrollado coordenadas homogéneas y de píxeles para modelado y simulación en computación gráfica y robótica.

Diferencia entre sistemas geocéntricos y geodésicos

• Los sistemas geocéntricos y geodésicos ubican puntos en la Tierra, pero difieren en cómo consideran la forma del planeta y el punto de origen.

Sistema de Coordenadas Geocéntrico

• Un sistema geocéntrico toma como referencia al centro de la Tierra
• Utiliza un sistema de coordenadas tridimensional (X, Y, Z)
• Asume que la Tierra es una esfera o un elipsoide perfecto.
• Es útil para astronomía, satélites y GPS
• WGS84 es un ejemplo de sistema usado en GPS.
• Se usa un sistema de referencia basado en el centro de masa de la Tierra para calcular su posición, sin importar montañas ni valles.

Sistema de Coordenadas Geodésico

• Un sistema geodésico usa como referencia la superficie terrestre, considerando su forma real (geoide).
• Usa latitud, longitud y altura.
• Tiene en cuenta la topografía (montañas, valles, océanos).
• Es clave en cartografía y navegación terrestre.
• Datum geodésico (como WGS84 o NAD83) es un ejemplo.
• Ejemplo, un ingeniero mide la altura de un edificio en relación con el nivel del mar, no con el centro de la Tierra.

Modelos de Referencia Terrestre: WGS 84 y NAD 83

• Los modelos de referencia terrestre (o datums geodésicos) permiten ubicar puntos sobre la Tierra con precisión, considerando su forma real.

WGS 84 (World Geodetic System 1984)

• Es el sistema de referencia global utilizado por el GPS.
• Desarrollado por el Departamento de Defensa de EE.UU. en 1984 y ha tenido varias actualizaciones.
• Se basa en un modelo geocéntrico, con el centro de la Tierra como referencia.
• Utiliza el elipsoide WGS 84, que se ajusta bien a la forma de la Tierra.
• Es compatible con la mayoría de dispositivos GPS y mapas digitales.
• Se actualiza con estaciones GNSS (Global Navigation Satellite System).
• Si se usa Google Maps o un GPS, tu ubicación está basada en WGS 84.

NAD 83 (North American Datum 1983)

• Es un sistema de referencia geodésico usado en América del Norte
• Se creó en 1983 para reemplazar el NAD 27, que tenía errores en la medición del continente.
• Usa el elipsoide GRS 80, similar al de WGS 84.
• Es más preciso para Estados Unidos, Canadá y México, ya que ajusta mejor la forma local de la Tierra.
• No se usa para GPS globales, sino para trabajos de cartografía y geodesia en América del Norte.
• Los mapas oficiales de carreteras en EE.UU. y Canadá usan NAD 83 para mayor precisión local.

Importancia de la Precisión y Exactitud de los Sistemas de Coordenadas para Aplicaciones Ambientales

• Los sistemas de coordenadas son clave en estudios ambientales, donde la precisión y exactitud en la ubicación geográfica son importantes para el éxito de estrategias de conservación, manejo de recursos y respuesta a desastres.
• En el Monitoreo de la Deforestación, los científicos pueden identificar y cuantificar áreas de deforestación a lo largo del tiempo utilizando imágenes satelitales georreferenciadas.
• Los ingenieros pueden ubicar y gestionar cuencas hidrográficas, y planificar infraestructuras para optimizar el uso del agua mediante la georreferenciación en la Gestión de Recursos Hídricos.
• Los estudios de impacto ambiental dependen en gran medida de la georreferenciación para superponer capas de datos y evaluar cómo las actividades humanas afectan el entorno natural en la Evaluación del Impacto Ambiental.
• Es crucial para mapear hábitats y rutas migratorias de especies en la Conservación de la Biodiversidad, permitiendo la creación de planes de acción de biodiversidad que aseguran la sostenibilidad de los ecosistemas.
• Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) son herramientas valiosas en la planificación y respuesta a desastres naturales en la Prevención de Desastres Naturales, permitiendo la identificación de zonas de riesgo y la planificación de rutas de evacuación.