¿Qué es el datum en una carta náutica?

Hace ya bastantes años, estudiando procedimientos utilizados en los levantamientos hidrográficos, descubrí la existencia de un término, el datum en una carta náutica, que enseguida despertó mi curiosidad. ¿Qué relacionaba al datum con la Carta Náutica? El Cero hidrográfico (CH) o Datum de la carta náutica es el plano horizontal de referencia sobre el cual se miden, de forma vertical, las profundidades representadas y las alturas de todo accidente geográfico que vele en bajamar, es decir, representa el lugar geométrico de los puntos de mínimo avance de la mar sobre la superficie terrestre en condiciones meteorológicas medias y bajo cualquier combinación de condiciones astronómicas.

Nunca sabremos cuándo, dónde ni con qué objeto se le ocurrió por primera a alguien la idea de dibujar un boceto para comunicar un concepto de lugar. Antes de que los europeos llegaran al Pacífico, los indígenas de las islas Marshall ataban unos palos para indicar los vientos dominantes y el vaivén de las olas. Los hombres prehistóricos trazaban mapas esquemáticos en las paredes de las cuevas, y los incas hacían mapas en relieve de piedra y arcilla.

Debido a la imposibilidad de materializar mediante una expresión matemática la superficie real de la Tierra, hay que adoptar distintas superficies de aproximación. La primera aproximación, es considerar que en la Tierra no existen continentes y prescindir de todas aquellas causas que, como las mareas, vientos, corrientes, presión etc., puedan alterar la figura formada por el mar en equilibrio extendido sobre la superficie terrestre. A esta superficie se le denomina Geoide.

El Geoide es pues, una superficie de nivel, normal en todos sus puntos a la dirección de la gravedad y que goza de la siguiente propiedad importante: el plano tangente a cualquiera de sus puntos es normal a la dirección de la gravedad.

Esta superficie sería la superficie ideal si pudiese expresarse en forma matemática, pero medidas de alta geodesia han demostrado que el Geoide no es una superficie regular, ni tan siquiera simétrica, por lo que no puede expresarse mediante una fórmula matemática.

Para resolver este problema hay que elegir una superficie hipotética que se aproxime lo más posible al Geoide, suponerla tangente en un punto fundamental astronómico de la zona que se vaya a levantar, y determinar la desviación de esta superficie con respecto al Geoide, a medida que nos alejamos del punto fundamental. A partir de las medidas efectuadas por Bessel (1841), Clarke (1880), Helmert (1907), y Hayford (1909) se dedujo, que la superficie matemática que más se aproxima al Geoide, es la de un elipsoide de revolución.

A lo largo de los años este elipsoide ha ido sufriendo modificaciones en los parámetros que lo definen, buscando aquel que más se aproximara al Geoide. En particular los dos últimos utilizados en la Cartografía española son el de Struve, con el origen en Madrid y el de Hayford, con origen en Potsdam, este último adoptado internacionalmente en 1924 como Elipsoide Internacional de Referencia.

En la figura, de forma desmesurada y exagerada, puede verse: el geoide; el elipsoide que se adapta a aquel en Europa, centrado en O’; y el que se adapta a Norteamérica, centrado en O´´. Si se extrapolan los dos elipsoides, respectivamente, se puede observar, de forma exagerada, el desajuste entre el geoide y el elipsoide en los citados continentes. Los dos elipsoides son distintos de forma y tamaño.

Al escoger un punto fundamental para efectuar nuestra observación astronómica y al elegir un elipsoide de referencia para efectuar sobre él nuestros cálculos, estamos estableciendo un datum geodésico. Todos los puntos enlazados, normalmente mediante triángulo, constituyen una red geodésica, cuyas coordenadas están todas ellas referidas a un mismo datum. Dicho de otra manera, al lado de cualquier coordenada de latitud y longitud tiene que figurar el datum al que están referidas, ya que las coordenadas son datos relativos.

A lo largo y a lo ancho de la superficie terrestre se fueron estableciendo datums, definidos como he dicho por el punto fundamental y el elipsoide a los que se les denomina datums locales, en oposición a los que posteriormente se crearon con carácter mundial. Muchos de estos datums locales sirven todavía de referencia a las coordenadas de muchas de nuestras cartas náuticas.

En el año 1852 se nombró la Comisión del Mapa de España, que estableció las reglas con las que habría que medir la red geodésica, encargándose el Ministerio de la Guerra de la elaboración de dicho mapa. Este mapa comprendía la Península y Baleares y sus coordenadas referidas al Datum Madrid. Con ellas se reconstruyeron las cartas del norte de la península, sin más corrección que la llevada a cabo para referir el origen de las longitudes al meridiano de Greenwich. En las cartas que utilizan este sistema de referencias de coordenadas figura una leyenda que dice Datum Madrid.

Finalizada la segunda guerra mundial, y por razones estrictamente militares, el Army Map Service de Estados Unidos unificó todas las redes geodésicas obteniendo una red para todo el continente. Esta red se basa en los siguientes datos:

• Punto fundamental: Torre de Helmert (Potsdam)
• Elipsoide de referencia: Internacional o de Hayford
• Origen de latitudes: Ecuador
• Origen de longitudes: Meridiano de Greenwich

A este sistema se le llamó en un principio Datum Potsdam, confundiendo el punto fundamental o punto de origen con el datum, y, posteriormente, y con más propiedad, Datum europeo o Datum 50 (E.D. 50). A él se encuentran referidas las coordenadas de todos los vértices de la red geodésica española y de muchas de nuestras cartas. Estas cartas incluyen una leyenda que reza Datum Potsdam, aunque debería decir con más propiedad, Datum europeo.

En todas las cartas náuticas debe figurar una leyenda en la que se indique el datum en que están basadas sus coordenadas y otra en la que se diga la corrección que hay que aplicar a aquellas para pasarlas a Datum Potsdam.

Con la llegada de los satélites, los geodestas alcanzaron dos de las aspiraciones más ampliamente sentidas y que tienen gran importancia con respecto al sistema de referencia de coordenadas geográficas. Se pudo obtener un sistema geodésico mundial referido al centro de la Tierra.

El conocer dónde se encuentra el centro es muy importante, pues podemos referir nuestro elipsoide a dicho centro, con lo que el trasvase de coordenadas es más sencillo. Los movimientos de un satélite artificial que recorre una órbita a baja altura dependen casi en exclusiva de la fuerza de la gravedad terrestre. Siguiendo su trayectoria desde distintos observatorios terrestres se calcula su órbita y, por tanto, el centro de masas de la Tierra.

Por otro lado, el satélite sirve de conexión a puntos de la Tierra situados en continentes distintos, con lo que podemos obtener una red geodésica mundial, y, por consiguiente, un sistema de coordenadas de cobertura mundial. La particularidad de este sistema de referencia de coordenadas o datum mundial está en que el elipsoide lo situamos en el centro de la Tierra y que la forma y tamaño de este se intenta adaptar a la totalidad del geoide y no a una parte de su superficie, como en los locales. Desaparece, por tanto, el concepto de punto fundamental o punto de tangencia entre el elipsoide y el geoide.

El primer sistema mundial fue el Datum World Geodetic System (WGS 72). A este datum estaban referidas las coordenadas de los primeros satélites y en general los sistemas de radionavegación (corno el Omega). Las correcciones obtenidas con estos sistemas debían corregirse, aplicándolas un incremento en latitud y longitud que figuraba en las cartas náuticas.

Finalmente, la Defense Mapping Agency desarrolló un nuevo datum, el WGS 84, que reemplazó al anterior. Este cambio tuvo poco efecto en la cartografía náutica, puesto las diferencias en las coordenadas en ningún caso superaban las tres décimas de segundo. Quiero comentar que existen fórmulas para pasar del nuevo datum a los principales datums continentales (Observad círculo en rojo de detalle en la primera imagen de la noticia).

Para más información recomiendo artículo de la RGM de ENE-FEB 16 titulado EL DATUM, EL GEOIDE, EL ELIPSOIDE Y LA CARTOGRAFÍA.

 Bibliografía

(1) NOBLE J., Revoluciones en cartografía, Nat. Geogr., Vol.II-NºII, 1998,

(2) BONFORD S., Geodesy, Claredon Press, Oxford, 1983, p.102.

(3) ERIKSON C., GPS Positioning, Geodetic Survey Division, Canada,1993.

¡Espero que haya gustado. Hasta dentro de dos semanas!