MONITORIZACIÓN DE FENÓMENOS GEODINÁMICOS APLICANDO ...

UNIVERSITAT POLITEgraveCNICA DE VALEgraveNCIA DEPARTAMENTO DE INGENIERIacuteA CARTOGRAacuteFICA GEODESIA Y FOTOGRAMETRIacuteA

MONITORIZACIOacuteN DE FENOacuteMENOS GEODINAacuteMICOS APLICANDO TEacuteCNICAS GNSS

TESIS DOCTORAL

Marzo 2014

Autor Alberto Antoacuten Merino

Directores Dr Joseacute Luis Berneacute Valero

Dra Natalia Garrido Villeacuten

1

Vas hacia el camino y si no cuidas tus pasos no sabes hacia doacutende te arrastraraacuten

Bilbo Bolsoacuten

2

Agradecimientos

3

Agradecimientos

En primer lugar gracias a Natalia por su apoyo incondicional ideas criacuteticas y su

ayuda sin la cual todo esto no tendriacutea sentido

Todo mi agradecimiento para mi codirector de Tesis Joseacute Luis Berneacute por sus

ideas material consejos y por compartir conmigo su gran experiencia investigado-

ra

Gracias a Joel Isis y Axel que han compartido a su padre con este trabajo

4

Resumen

5

Resumen

La Tierra es un planeta en continua transformacioacuten Si retrocedieacuteramos en el tiempo

1500 millones de antildeos no reconoceriacuteamos ninguacuten rasgo actual en su superficie ni

montantildeas ni cuencas oceaacutenicas ni posiciones relativas de los continentes Por el

contrario si pudieacuteramos mirar la Luna con un telescopio que nos mostrara coacutemo era

hace 1500 millones de antildeos observariacuteamos que su superficie salvo algunos nuevos

craacuteteres no ha variado Esto es debido a que la Tierra al contrario que la Luna auacuten

no se ha enfriado y se mantiene geoloacutegicamente activa y en continuo movimiento

En esta tesis doctoral se ha tratado de validar las teacutecnicas GNSS como herramienta

fundamental en estudios de geodinaacutemica interna orientando la investigacioacuten hacia

la buacutesqueda de precursores en el aacutembito de la sismologiacutea y vulcanologiacutea

Para poner en praacutectica la utilidad de dichas teacutecnicas se han realizado investigacio-

nes geodinaacutemicas aisladas publicadas en diversos medios

- Desplazamiento de estaciones permanentes GNSS en funcioacuten de la distan-

cia al epicentro a consecuencia del terremoto de Japoacuten del 11 de marzo de

2011 Publicado en Survey Review Mayo 2013

- Estudio de los desplazamientos producidos por el terremoto de Lorca del

11 de mayo de 2011 Topcart Octubre 2012

- Estudio de los desplazamientos permanentes de placas mediante teacutecnicas

GNSS debidos al terremoto de Turquiacutea del 23 de octubre de 2011 Publi-

cado en Mapping Diciembre 2013

- Estudio de los desplazamientos del terreno producidos por la erupcioacuten

submarina de El Hierro de octubre de 2011 mediante teacutecnicas GNSS En

revisioacuten

- Estudio de la subsidencia en Lorca Murcia (Espantildea) mediante teacutecnicas

GNSS En revisioacuten

- Estudio baacutesico de los desplazamientos de las fallas activas en la cordillera

Beacutetica oriental mediante teacutecnicas GNSS En revisioacuten

6

Resum

7

Resum

La Terra eacutes un planeta en contiacutenua transformacioacute Si retrocediacuterem en el temps 1500

milions danys no reconeixeriacuteem cap tret actual en la seua superfiacutecie ni muntanyes

ni conques oceagraveniques ni posicions relatives dels continents Al contrari si pogueacute-

rem mirar la Lluna amb un telescopi que ens mostrara com era fa 1500 milions

danys observariacuteem que la seua superfiacutecie excepte alguns nous cragraveters no ha va-

riat Accedilograve eacutes degut al fet que la Terra al contrari que la Lluna encara no sha refredat

i es manteacute geologravegicament activa i en continu moviment

En este treball sha tractat de validar les tegravecniques GNSS com a ferramenta fona-

mental en estudis de geodinagravemica interna orientant la investigacioacute cap a la busca de

precursors en lagravembit de la sismologia i vulcanologia

Per a posar en pragravectica la utilitat de dites tegravecniques shan realitzat investigacions

geodinagravemiques aiumlllades publicades en diversos mitjans

- Desplaccedilament destacions permanents GNSS en funcioacute de la distagravencia a

lepicentre a consequumlegravencia del terratreacutemol de Japoacute de l11 de marccedil de 2011

Publicat en Survey Review Maig 2013

- Estudi dels desplaccedilaments produiumlts pel terratreacutemol de Lorca de l11 de maig

de 2011 Topcart Octubre 2012

- Estudi dels desplaccedilaments permanents de plaques per mitjagrave de tegravecniques

GNSS deguts al terratreacutemol de Turquia del 23 doctubre de 2011 Publicat

en Mapping Desembre 2013

- Estudi dels desplaccedilaments del terreny produiumlts per lerupcioacute submarina dEl

Hierro doctubre de 2011 per mitjagrave de tegravecniques GNSS En revisioacute

- Estudi de la subsidegravencia en Lorca Murcia (Espantildea) per mitjagrave de tegravecniques

GNSS En revisioacute

- Estudi bagravesic dels desplaccedilaments de les falles actives en la serralada Begravetica

oriental per mitjagrave de tegravecniques GNSS En revisioacute

8

Abstract

9

Abstract

Planet Earth is in continuous transformation If we could move back in time 15

billion years we would not recognize any current feature on its surface no moun-

tains no ocean basins and relative positions of the continents By contrast if we

look at the Moon with a telescope to show us how was 1500 million years ago we

would observe its surface except for some new craters has not changed This is

because the Earth Moon unlike not yet cooled and geologically remains active and

in continuous movement

This paper has attempted to validate GNSS techniques as a fundamental tool in

internal geodynamic studies directing research toward finding precursors in the

field of seismology and volcanology

To implement the utility of such techniques there have been isolated geodynamic

investigations published in various media

- Displacement of GNSS permanent stations depending on the distance to the

epicentre due to Japanrsquos earthquake on 11 March 2011 Published in Sur-

vey review May 2013

- Study of displacements produced by Lorca earthquake on 11 May 2011

Topcart Octuber 2012

- Study of permanent plate displacement by GNSS techniques due to the

earthquake in Turkey on October 23 2011 Published in Mapping Decem-

ber 2013

- Study of ground displacement produced by El Hierro submarine eruption

on October 2011 through GNSS techniques In revision

- Study of land subsidence in Lorca Murcia (Spain) by GNSS techniques

In revision

- Basic study of active fault displacements in eastern Betic Cordillera by

GNSS techniques In revision

10

Iacutendice

11

1 Iacutendice

Agradecimientos 3

Resumen 5

Resum 7

Abstract 9

1 Iacutendice 11

2 Objetivo de la investigacioacuten 15

3 Introduccioacuten 17

31 Introduccioacuten a la Geodesia Espacial 17

311 Concepto 17

312 Historia 17

32 Introduccioacuten a la monitorizacioacuten de fenoacutemenos geodinaacutemicos mediante teacutecnicas GNSS 26

321 Introduccioacuten a la geodinaacutemica interna de la Tierra 26

322 Sistemas geodeacutesicos de referencia 38

323 Teacutecnicas maacutes utilizadas 60

324 Redes de estaciones permanentes 100

325 Estado del arte 102

4 Estudios realizados 125

41 Desplazamiento de estaciones permanentes GNSS en funcioacuten de la distancia al epicentro a consecuencia del terremoto de Japoacuten del 11 de marzo de 2011 126



413 Antecedentes 129

414 Marco geoestructural 130

415 Metodologiacutea 132

416 Resultados obtenidos 134

Iacutendice

12

417 Conclusiones 139

42 Estudio de los desplazamientos producidos por el terremoto de Lorca del 11 de mayo de 2011 142




424 Metodologiacutea utilizada 151


426 Conclusiones y recomendaciones 154

43 Estudio de los desplazamientos permanentes de placas mediante teacutecnicas GNSS debidos al terremoto de Turquiacutea del 23 de octubre de 2011 156




434 Resultados 164


44 Estudio de los desplazamientos del terreno producidos por la erupcioacuten submarina de El Hierro de octubre de 2011 mediante teacutecnicas GNSS 170



443 Meacutetodos 176

444 Discusioacuten y conclusiones 183

45 Estudio de la subsidencia en Lorca Murcia (Espantildea) mediante teacutecnicas GNSS 185



453 Datos y metodologiacutea 188

454 Observaciones de campo 199


Iacutendice

13

46 Estudio baacutesico de los desplazamientos de las fallas activas en la cordillera Beacutetica oriental mediante teacutecnicas GNSS 202




464 Datos de partida 205

465 Marco temporal 207

466 Procesamiento de los datos 207



5 Conclusiones 219

6 Liacuteneas futuras 221

7 Bibliografiacutea 223

Iacutendice

14

2 Objetivo de la investigacioacuten

15


De acuerdo con la UNFPA (United Nations Population Fund) siete mil millones de

personas habitaban la Tierra el 31 de octubre de 2011 Aproximadamente una de

cada dos personas vive en una ciudad y en tan soacutelo 35 antildeos esta cifra habraacute au-

mentado a dos de cada tres personas En 2011 maacutes de la mitad de la poblacioacuten

mundial viviraacute en zonas urbanas y en 2030 los pueblos y ciudades albergaraacuten a casi

5000 millones de personas (United Nations Population Fund 2011)

Seguacuten el CRED (Centre for Research on the Epidemiology of Disasters) el 60 por

ciento de las muertes humanas causadas por los desastres naturales en la uacuteltima

deacutecada se debieron a terremotos dado que ocho de las ciudades maacutes pobladas del

planeta estaacuten construidas sobre fallas tectoacutenicas Estas ciudades son Katmanduacute

Nepal Estambul Turquiacutea Manila Filipinas Jakarta Indonesia Tokio Japoacuten

Meacutexico DF Meacutexico Nueva Delhi India Nueva York EEUU Vancouver Cana-

daacute Shanghai China y Los Aacutengeles California EEUU (Centre for Research on the

Epidemiology of Disasters 2010)

Por otro lado los riesgos producidos por otros fenoacutemenos geoloacutegicos como erup-

ciones volcaacutenicas subsidencias o deslizamientos aunque hayan sido algunas veces

subestimados tambieacuten albergan potenciales efectos devastadores Valga como

ejemplo el veloz y continuo crecimiento de las poblaciones que viven en aacutereas de

actividad volcaacutenica que a finales del siglo XX llegaron a los 500 millones de per-

sonas (Baxter 2000)

A nivel nacional el reciente terremoto de Lorca del 11 de mayo de 2011 con una

magnitud de 51 Mw 9 viacutectimas mortales y grandes dantildeos materiales supone un

claro ejemplo sobre el gran esfuerzo que auacuten queda por hacer en este campo de

investigacioacuten Concretamente para este evento siacutesmico se barajan varias causas sin

que hasta ahora haya consenso entre la comunidad cientiacutefica sobre su origen En

esta tesis se realizan dos estudios encaminados a aportar algunos resultados sobre la

compleja geodinaacutemica de la zona en la que se produjo el terremoto

Partiendo de estas premisas y siempre desde el punto de vista geodeacutesico y cartograacute-

fico se considera que es necesario seguir realizando esfuerzos para profundizar en

el conocimiento de estos fenoacutemenos sobre todo en lo que concierne a su predic-

cioacuten ya que esto redundariacutea en una reduccioacuten de viacutectimas y de dantildeos materiales

El objetivo de esta tesis consiste entonces en el estudio geodeacutesico aplicando teacutecni-

cas GNSS (Global Navigation Satellite System) de alta precisioacuten de fenoacutemenos

geodinaacutemicos susceptibles de producir desastres naturales Concretamente se reali-

zaraacuten anaacutelisis de eventos siacutesmicos erupciones volcaacutenicas y subsidencias del te-

rreno En todos estos casos se estudiaraacuten fundamentalmente los desplazamientos del

terreno producidos antes durante y despueacutes del fenoacutemeno para buscar signos pre-


16

cursores cuantificar los movimientos y proponer estrategias de monitorizacioacuten para

las zonas maacutes sensibles

3 Introduccioacuten

17

3 Introduccioacuten

31 Introduccioacuten a la Geodesia Espacial

Siendo el objetivo de esta tesis el estudio de fenoacutemenos geodinaacutemicos aplicando

teacutecnicas GNSS resulta loacutegico comenzar introduciendo la rama de la Geodesia alre-

dedor de la cual se va a desarrollar el estudio

Desde el momento en que el ser humano evoluciona hacia un animal racional ha

mostrado su intereacutes por la Tierra Los fenoacutemenos naturales que le rodean condicio-

nan su comportamiento y la necesidad de comprenderlos ha dado lugar en un pri-

mer momento a las maacutes variadas supersticiones mitos ritos y cultos La necesidad

del ser humano de ubicarse o ubicar otros elementos y comunicar estas localizacio-

nes a otros seres humanos puede decirse que fue el origen de las teacutecnicas geodeacutesi-

cas

311 Concepto

Etimoloacutegicamente la palabra Geodesia del griego γηδαιω (divido la tierra) signifi-

ca la medida de las dimensiones de la Tierra En su acepcioacuten moderna tambieacuten

engloba el estudio del campo de gravedad Concretamente la Geodesia Espacial es

una relativamente nueva rama de la Geodesia que trata principalmente con sateacutelites

artificiales cuya observacioacuten resulta maacutes coacutemoda y precisa que la tradicional aplica

teacutecnicas tridimensionales y resuelve todos los problemas de la Geodesia tanto geo-

meacutetricos como dinaacutemicos (Sevilla de Lerma 2001)

312 Historia

Es sorprendente el grado de conocimiento alcanzado sobre determinados fenoacutemenos

naturales en culturas muy antiguas y cuyas evidencias para nosotros proceden del

estudio de los monumentos que nos han llegado (Stonehenge en Inglaterra la Gran

Piraacutemide de Egipto templos y ciudades Indias de Ameacuterica Central etc) La mayo-

riacutea de estos fenoacutemenos estaacuten relacionados con la Tierra el Sol o la Luna no pu-

dieacutendose separar en la etapa inicial la Geodesia de la Astronomiacutea (Calero 2003)

3121 Desde los oriacutegenes hasta la eacutepoca romana

De las civilizaciones maacutes antiguas no ha pervivido mucha documentacioacuten no obs-

tante quedan indicios de que en Sumeria Egipto China y la India se hicieron ob-

servaciones precisas y aunque no se alcanzoacute un conocimiento profundo si se ad-

quirieron nociones baacutesicas sobre los movimientos de la Tierra en el espacio (Calero

2003)

3 Introduccioacuten

18

En la civilizacioacuten babiloacutenica como se puede ver en la Figura 31 se consideraba

que la Tierra era un disco plano que flotaba en el oceacuteano y en cuyo centro se encon-

traba Babilonia

De la civilizacioacuten egipcia resulta relevante la extraordinaria precisioacuten en la orienta-

cioacuten de algunos monumentos con respecto a los puntos cardinales hecho que resul-

ta especialmente admirable en las piraacutemides de Keops y Kefren con unas desviacio-

nes menores a 3rsquo

En el periodo griego fue Pitaacutegoras (582-

500 aC) el primer humano que se conoce

que admitiera la idea de la esfericidad de la

Tierra Siglos maacutes tarde Aristoacuteteles (384-

322 aC) dedujo que su forma debiacutea ser

esfeacuterica al ver la sombra que produciacutea la

Tierra sobre la Luna en los eclipses Un

siglo despueacutes Eratoacutestenes (284-192 aC)

fue el primer ser humano que desarolloacute un

meacutetodo cientiacutefico para determinar el radio

de la Tierra (Millaacuten Gamboa 2006) Se le

puede considerar el fundador de la Geode-

sia

Hacia el antildeo 46 aC Julio Ceacutesar con la

ayuda del astroacutenomo Sosiacutegenes de Alejan-

driacutea fija en 36525 la duracioacuten del antildeo y

establece el Calendario Juliano que hoy

todaviacutea utilizan las iglesias ortodoxas grie-

gas y rusas

3122 La edad media

Las teoriacuteas aristoteacutelicas tuvieron una gran influencia la Edad Media en Europa Se

admitiacutea la esfericidad de la Tierra pero se explicaba muy mal Se suponiacutea la Tierra

cubierta de agua excepto la parte habitada (ecumene) La historia de esos siglos estaacute

salpicada de avances descubrimientos de matemaacuteticos y astroacutenomos que no dejan

de considerar los problemas geodeacutesicos en sus trabajos un resumen de los conoci-

mientos matemaacuteticos es realizado por el geoacutemetra Papus (400)

Es de destacar la medida del arco de meridiano realizada por el monje budista chino

I Hsing en el antildeo 727

Las aportaciones aacuterabes a la Geodesia son muy reducidas aunque merecen desta-

carse las expediciones organizadas en las llanuras de Palmira y Zinjar cerca de

Bagdad y Al Raqqah por el califa Al-Mamuacuten (786-833) hijo del Haroun al-

Figura 31 Reproduccioacuten de una tablilla

babiloacutenica del 500 aC donde aparece al

pie un mapa del mundo Biblioteca del

Congreso EEUU

3 Introduccioacuten

19

Raschid (830) para determinar la longitud del grado y los trabajos del matemaacutetico

Al-Khwarizmi que publicoacute un mapa del mundo conocido y determinoacute el radio de la

Tierra ademaacutes de introducir en las matemaacuteticas los numerales hinduacutees 12 y de

cuyo nombre se tomoacute la palabra algoritmo tantas veces usada despueacutes

El astroacutenomo Al-Battani (858-929) hacia el antildeo 900 publica un tratado de Geogra-

fiacutea dando las posiciones de las principales ciudades sirvieacutendose de la trigonometriacutea

publica tablas astronoacutemicas de uso comuacuten Los astroacutenomos aacuterabes Aboul Wefa y

Ben Younis recalculan las constantes astronoacutemicas y Alhazen (966-1039) escribe

un tratado de oacuteptica En 1154 en Sicilia aparece la gran compilacioacuten de Geografiacutea

Universal de Idrisi (1098-1166)

Las primitivas ensentildeanzas griegas de maestros de la categoriacutea de Pitaacutegoras Eudo-

xio Aristoacuteteles Eratoacutestenes Hiparco y Tolomeo entre otros sobreviven gracias a

la civilizacioacuten aacuterabe y en el siglo XII a traveacutes de Espantildea llegan a Europa en las

traducciones al latiacuten hechas en el reinado de Alfonso X de Castilla

Un caso digno de mencioacuten es el de Roger Bacon (1214-1294) creador de la oacuteptica

estudioso de la refraccioacuten y las mareas terrestres

3123 Siglos XV y XVI

Estos dos siglos coinciden con el periodo del Renacimiento en Europa Occidental y

se caracterizan entre otros aspectos por las grandes exploraciones Este hecho

propicioacute que se formaran grandes escuelas de cartoacutegrafos quienes con los conoci-

mientos muchas veces imprecisos aportados por la Geodesia confeccionaron gran

cantidad de mapas El cartoacutegrafo por excelencia de esta eacutepoca cuyos mapas satisfa-

ciacutean las necesidades de la navegacioacuten fue el flamenco Gerhard Kaufmann (1512-

1594) maacutes conocido por Mercator

Hasta finales del siglo XV no aparecen en Europa nuevas ideas en el terreno de la

Geodesia o de la Astronomiacutea Quizaacute deba recordarse al cardenal alemaacuten Nicolaacutes de

Cusa (1401-1464) que se hizo famoso por su idea del Universo infinito y que estu-

dioacute el movimiento diurno de la Tierra Otros como Peurbach (1423-1461) Walthe-

rus (1430-1504) y Regiomontano (1436-1476) hicieron algunos intentos para evo-

lucionar las ideas y Leonardo da Vinci (1452)-1519) ademaacutes de un artista

confirmado fue un buen cientiacutefico sugiriendo ya ideas sobre la isostasia y las ma-

reas terrestres

El gran astroacutenomo de esta eacutepoca es Nicolaacutes Copeacuternico (1473-1543) quien en su

obra De Revolutionibus Orbium Coelestium de 1543 desarrolla la teoriacutea helioceacuten-

trica del sistema solar que vino a revolucionar el pensamiento de la eacutepoca anclado

en las ideas aristoteacutelicas se entablaron duras poleacutemicas y se logroacute indirectamente

que la atencioacuten de los astroacutenomos y geodestas se dirigiese por este camino Prolife-

raron las observaciones se construyeron observatorios y en general la Astronomiacutea

3 Introduccioacuten

20

tuvo el apoyo de gobiernos y particulares que de otra manera difiacutecilmente se hubie-

se logrado Naturalmente la Geodesia y la navegacioacuten se beneficiaron enormemen-

te de los resultados que se esta-

ban obteniendo pues pronto

dispusieron de un mejor cono-

cimiento de las posiciones de

los cuerpos celestes indispen-

sables para sus fines de posi-

cionamiento y orientacioacuten La

teoriacutea helioceacutentrica pronto fue

admitida por el mundo cientiacutefi-

co la razoacuten se imponiacutea a la

teologiacutea aunque no sin grandes

sacrificios Kepler (1571-

1630) ademaacutes de descubrir las

leyes del movimiento planeta-

rio propuso un meacutetodo para

determinar el radio terrestre

En cuanto a las medidas del

arco de meridiano cabe desta-

car que el meacutedico franceacutes Fer-

nel (1485-1558) en 1525 midioacute

la distancia entre Pariacutes y Amiens con un cuadrante y contando las vueltas que daban

las ruedas de su carruaje

3124 Siglos XVII y XVIII

En este periodo las investigaciones y los avances geodeacutesicos continuacutean pero con

unas bases mucho maacutes cientiacuteficas Stevin (1548-1620) intuye la gravedad Las me-

didas del arco continuacutean En 1615 el holandeacutes Snellius (1580-1626) realiza la pri-

mera triangulacioacuten precisa y estudia la refraccioacuten midioacute un arco entre Bergen op

Zoom y Alkmaar con una base cerca de Leyden Este meacutetodo cuyos principios

fueron desarrollados por Gemma Frisius en 1533 perduroacute hasta el siglo XX con las

mejoras aportadas por los instrumentos de observacioacuten y medios de caacutelculo Tam-

bieacuten se efectuacutean mediciones en Inglaterra por Norwood (1590-1675) que en 1633

mide el arco entre Londres y York y en Italia por los jesuitas Riccioli (1598-1671) y

Grimaldi usando por primera vez aacutengulos cenitales reciacuteprocos en 1645 En Espantildea

aparece en 1615 un mapa de Aragoacuten realizado por Juan Bautista de Labantildea (1555-

1625) en el que se utilizan triangulaciones para los levantamientos En 1670 en

Francia el abad Picard (1620-1683) mejora los procedimientos de observacioacuten y

midiendo por triangulacioacuten el arco de Pariacutes entre Malvoisine (al sur de Pariacutes) y

Sourdon (al sur de Amiens) determina el radio terrestre Su resultado (6275 Km de

Figura 32 Mapa de Mercator 1595 Cartografiacutea que

muestra la tierra imaginaria del Aacutertico British Librarys

Mercator Atlas of Europe (c1570)

3 Introduccioacuten

21

radio) fue de trascendental importancia pues sirvioacute a Newton (1642-1727) para

calcular la distancia a la Luna que veniacutea dada en unidades del radio terrestre y

comprobar su ley de gravitacioacuten universal La aplicacioacuten de la Ley de Newton a la

teoriacutea de figuras de equilibrio permitioacute concluir que la Tierra no era una esfera sino

que debiacutea ser un elipsoide de revolucioacuten achatado por los polos del eje de rotacioacuten

Fundamentalmente Newton trata el problema de la figura de la Tierra en las propo-

siciones XVIII XIX y XX de su obra ldquoPhilisophiae naturalis principia mathemati-

cardquo tambieacuten en esta obra da la primera explicacioacuten correcta del fenoacutemeno de las

mareas y efectua caacutelculos precisos de las mismas Ya en 1672 Richer habiacutea obser-

vado que el peacutendulo astronoacutemico es maacutes lento en Cayena que en Pariacutes y Huygens

(1629-1695) el gran experto en relojes utilizando el primer reloj de peacutendulo preci-

so interpretoacute estas variaciones diciendo que la gravedad aumenta del ecuador a los

polos porque la Tierra es aplanada

Dominico Cassini (1625-1712) director del observatorio de Pariacutes observa que el

planeta Juacutepiter aparece aplanado y deduce que la Tierra tambieacuten debe serlo pero no

dice coacutemo Los resultados de posteriores mediciones confirmaron las conclusiones

de Cassini y Newton Desde entonces la Tierra se considera en segunda aproxima-

cioacuten como un elipsoide de dos ejes achatado por los polos del eje de rotacioacuten El

problema desde entonces es determinar las dimensiones de la Tierra obteniendo

valores numeacutericos del semieje y del aplanamiento del elipsoide terrestre

En 1742 Maclaurin (1698-1746) que habiacutea leiacutedo una tesis a los 17 antildeos sobre ldquoEl

poder de la gravedadrdquo estudiando las mareas demuestra que el elipsoide de revolu-

cioacuten aplanado puede ser una figura de equilibrio de una masa fluida y homogeacutenea

sometida a su propia gravitacioacuten y dotada de un movimiento de rotacioacuten deducien-

do la correspondiente ley de gravedad

En 1743 Clairaut que a los 18 antildeos fue aceptado como miembro de la Academia

Francesa publica su ldquoTheacuteorie de la figure de la Terrerdquo que puede considerarse co-

mo el origen de la Geodesia Dinaacutemica

En 1791 la ldquoCommission Geacuteneacutenal des Poids et Mesuresrdquo adopta el sistema meacutetrico

decimal El metro quedoacute definido en funcioacuten de la longitud del meridiano terrestre

Para dar la longitud del metro Delambre (1749-1822) y Pedro Andreacutes Mechain

(1744-1804) miden el meridiano de Francia entre Dunkerque y Perpignan

Trabajos tambieacuten importantes son los emprendidos por Lagrange (1736-1813)

quien en 1788 publica la primera edicioacuten de su ldquoMeacutechanique Analitiquerdquo y obtiene

las ecuaciones del movimiento del polo En 1785 Legendre (1752-1833) introduce

la nocioacuten de potencial y funda la teoriacutea de funciones esfeacutericas y en 1787 publica su

memoria sobre observaciones trigonomeacutetricas donde aparece su famoso teorema de

resolucioacuten plana de triaacutengulos esfeacutericos

3 Introduccioacuten

22

Desde el punto de vista praacutectico Borda (1733-1799) perfecciona los instrumentos

geodeacutesicos con la introduccioacuten del ciacuterculo repetidor y realiza la unioacuten geodeacutesica

Greenwich-Pariacutes

A partir de entonces quedoacute demostrado que a partir de medidas de aacutengulos y dis-

tancias podiacutean obtenerse posiciones de puntos sobre la superficie de la Tierra Pron-

to proliferaron debido principalmente a necesidades cartograacuteficas con fines milita-

res civiles y de navegacioacuten las invenciones de nuevos instrumentos de observacioacuten

y se perfeccionaron los teodolitos para la medida de aacutengulos

3125 Siglos XIX y XX

La primera gran operacioacuten geodeacutesica en el siglo XIX fue la prolongacioacuten hacia

Espantildea del meridiano de Francia preparada por Mechain por encargo del ldquoBureau

des Longitudesrdquo

Las medidas de grandes arcos de meridiano y paralelo se sucedieron a lo largo de

este siglo En 1817 Struve (1793-1864) y Tanner comienzan la medida del arco del

Danubio al Aacutertico que termina en 1849 En 1819 aparece calculado el elipsoide de

Walbeck en Rusia En 1823 Everest (1790-1866) mide el arco de la India y en 1830

publica los datos de su elipsoide Este mismo antildeo Airy calcula su elipsoide con

arcos de meridiano y paralelo de Gran Bretantildea En 1866 el Coronel norteamericano

Clarke (1828-1914) obtiene los elementos de su primer elipsoide que se utiliza en

Ameacuterica del Norte y en 1880 publica el segundo

Un gran impulso instrumental es el dado por Perrier (1833-1888) en 1868 con los

ciacuterculos acimutales para la observacioacuten de triangulaciones de primer orden que son

construidos por los hermanos Bruumlnner En 1885 Jaumlderin emplea los hilos en suspen-

sioacuten para la medida de bases geodeacutesicas

Es en el siglo XIX cuando la mayor parte de los cientiacuteficos de eacutelite establecen y

desarrollan las bases de la Geodesia matemaacutetica y experimental Carlos Federico

Gauss (1777-855) astroacutenomo geodesta y matemaacutetico inventoacute el helioacutegrafo y dise-

ntildeoacute calculoacute y compensoacute utilizando por primera vez el meacutetodo de miacutenimos cuadra-

dos la red geodeacutesica del reino de Hannover en 1821 Tambieacuten dio las bases de la

geometriacutea diferencial de superficies de uso obligado en Geodesia geomeacutetrica y

dinaacutemica Igualmente establecioacute los fundamentos teoacutericos de la Geodesia con la

definicioacuten de la superficie matemaacutetica de la Tierra que posteriormente en 1872

Listing llamariacutea geoide

Los trabajos geodeacutesicos en Ameacuterica del Norte condujeron a la medida de largos

arcos de meridiano y a la obtencioacuten del elipsoide de Hayford que posteriormente

fue adoptado por la Unioacuten Internacional de Gedodesia y Geofiacutesica como Elipsoide

Internacional

3 Introduccioacuten

23

Pratt (1774-1872) en 1855 presenta su modelo isostaacutetico y Airy hace lo propio el

mismo antildeo Otro gran matemaacutetico geodesta y astroacutenomo fue Bessel (1784-1846)

director del observatorio de Koumlnigsberg que midioacute el arco prusiano en 1838 de-

terminoacute el primer valor fiable del aplanamiento de la Tierra Su elipsoide de 1840

ha formado parte de algunos datums europeos

La aplicacioacuten de las ondas electromagneacuteticas a la medida de distancias en Geodesia

fue iniciada por Michelson (1852-1931) Maacutes tarde en 1948 el sueco Bergstrand

inventoacute el geodiacutemetro y Wadley en 1956 el teluroacutemetro

El siglo XX comienza con la aparicioacuten de la obra de Helmert (1843-1917) que vie-

ne a sintetizar los trabajos geodeacutesicos hasta entonces y que ha servido y sirve como

libro de referencia inexcusable Helmert es el introductor del meacutetodo de nivelacioacuten

astrogeodeacutesica para la determinacioacuten del geoide a partir de desviaciones de la verti-

cal En 1900 crea el Sistema Gravimeacutetrico de Viena y en 1901 da su foacutermula de la

gravedad normal

En 1909 el geodesta norteamericano Hayford con datos de la red geodeacutesica de los

Estados Unidos y aplicando el meacutetodo de las aacutereas con la hipoacutetesis isostaacutetica de

Pratt publica los resultados de su elipsoide que posteriormente es adoptado como

elipsoide de referencia Internacional en Madrid en 1924 Se establece el sistema de

gravedad de Potsdam

En 1928 Vening-Meinesz publica un libro con las foacutermulas que llevan su nombre y

que determinan las componentes de la desviacioacuten de la vertical a partir de medidas

gravimeacutetricas

Las observaciones de eclipses de Sol y de ocultaciones de estrellas por la Luna

proporcionan datos suficientes para la determinacioacuten de los paraacutemetros del elipsoi-

de terrestre y para la unioacuten en un mismo sistema de referencia de puntos de la su-

perficie terrestre alejados

En 1940 aparecen los trabajos del geodesta finlandeacutes Weiko A Heiskanen sobre

aplanamiento de elipsoides de dos y tres ejes sobre cartas de anomaliacuteas de la gra-

vedad y sobre correcciones isostaacuteticas siguiendo la hipoacutetesis de Airy

En 1950 el japoneacutes Takeuchi resuelve por primera vez numeacutericamente el sistema de

ecuaciones diferenciales que gobierna las deformaciones elaacutesticas de una Tierra no

homogeacutenea

En 1950 se aplica la triangulacioacuten Hiran con precisioacuten de 5 metros Aparecen los

niveles automaacuteticos los graviacutemetros de muelle de alta precisioacuten y los graviacutemetros

marinos Graf y LaCoste

En 1957 el 4 de octubre se lanza el primer sateacutelite artificial de la Tierra por los

rusos el Sputnik 1 En 1958 comienza la Geodesia por sateacutelites con las caacutemaras

Baker-Nunn y fotografiacutea con fondo de estrellas

3 Introduccioacuten

24

En 1964 se lanzan los primeros sateacutelites Doppler Transit por los EEUU que quedan

operativos para uso civil en 1967 En 1968 aparece el graviacutemetro superconductor de

Goodkind y se lanzan los sateacutelites Echo I y II ANNA 1B Geos1 y 2 Pageos Dia-

deme1-2 Oscar 14 y Timation

De 1966 a 1976 se realiza la primera gran operacioacuten europea de Geodesia por Sateacute-

lites denominada WEST (Western European Satellite Triangulation) Participan 17

paiacuteses europeos entre ellos Espantildea con un total de 40 estaciones En 1969 el Apo-

llo 11 deposita en la Luna los reflectores laser y se miden distancias desde los ob-

servatorios de Lick y McDonald Tambieacuten en 1969 se mide la primera gran base por

VLBI entre Haystack y Greenbank

En los antildeos sesenta se perfeccionan los equipos Doppler se continuacutean lanzando

sateacutelites geodeacutesicos y se desarrolla el receptor Mark I para VLBI Aparecen las

investigaciones de Kaula sobre teoriacutea de sateacutelites geodeacutesicos de Kaula Bjerham-

mar y Moritz sobre investigaciones estadiacutesticas del campo de gravedad y los de

Baarda y Bjerhammar sobre fiabilidad de redes geodeacutesicas Tambieacuten se estudia la

determinacioacuten de movimientos recientes de la corteza por Boulanger Se perfeccio-

na el seguimiento Doppler de sateacutelites

En los antildeos setenta el avance de la Geodesia es espectacular se termina y adopta la

IGSN71 Red Gravimeacutetrica Internacional estandarizada aparecen los sistemas de

levantamiento inercial se despliega el sistema Doppler Tranet-2 y se perfeccionan

los receptores Doppler como los JMR y los Magnavox En cuanto a la VLBI se

desarrollan los equipos Mark II y III y el primer sistema moacutevil

Tambieacuten en estos antildeos setenta se perfecciona el seguimiento laser a la Luna con

nuevos reflectores depositados alliacute por los sateacutelites Apollo14 y 15 y el Lunakhod II

El lanzamiento de sateacutelites continuacutea El primer sateacutelite GPS del Bloque I el PRN4

fue lanzado el 22 de febrero de 1978

Otros importantes avances en esta deacutecada los constituyen las investigaciones sobre

movimientos recientes de la corteza con resultados experimentales en el este de

Europa Se obtienen perfiles de marea gravimeacutetrica Aparecen modelos de marea

oceaacutenica Los sistemas de posicionamiento por sateacutelites Doppler y laser llegan a

precisiones relativas de 2 deciacutemetros Estas precisiones tambieacuten son alcanzadas con

medidas VLBI intercontinentales Los paraacutemetros de rotacioacuten de la Tierra quedan

determinados con precisiones de 2 centeacutesimas de segundo de arco

En la deacutecada de los ochenta se establecen las primeras redes geodeacutesicas mundiales

con VLBI para la definicioacuten del sistema de orden cero Se siguen lanzando sateacutelites

geodeacutesicos como los Navstar 6 a 13 de GPS El primer sateacutelite GPS del Bloque II

fue lanzado en febrero de 1989

3 Introduccioacuten

25

En esta deacutecada las investigaciones se dirigen fundamentalmente a la Geodesia inte-

grada Geodesia operativa optimizacioacuten de redes rotacioacuten de la Tierra y determi-

nacioacuten del geoide

Las teacutecnicas espaciales de posicionamiento alcanzan precisiones relativas de 1 cen-

tiacutemetro y los paraacutemetros de rotacioacuten de la Tierra se determinan con precisiones de

la mileacutesima de segundo de arco

En los antildeos noventa continuacutean los desarrollos iniciados en la deacutecada anterior pre-

sentaacutendose ya resultados tangibles de gran precisioacuten Se establecen las redes conti-

nentales por teacutecnicas GPS y las redes nacionales de orden cero

En la Geodesia espacial continuacutean los avances en VLBI GPS y los modernos sis-

temas DORIS PRARE y DGPS para aumentar la precisioacuten y facilidad de segui-

miento de sateacutelites y posicionamiento de estaciones Se lanzan nuevos sateacutelites GPS

del bloque II y se prepara el bloque III tambieacuten se lanzan sateacutelites Laser como el

LAGEOS-2 el ESTELLA y en GFZ-1

3126 Situacioacuten actual y desarrollo futuro

En Geodesia como en otras ramas de la ciencia hay que distinguir entre las cues-

tiones cientiacuteficas planteadas y las herramientas utilizadas para responder a estas

preguntas Muchas de las preguntas formuladas hoy en Geodesia siguen siendo las

mismas que las realizadas en el siglo XIX

Los actuales y previsiblemente futuros desarrollos teacutecnicos relacionados con la era

espacial el disentildeo de potentes ordenadores y los sistemas de comunicacioacuten permi-

tiraacuten en el futuro abordar muchas preguntas maacutes y encontrar respuestas maacutes detalla-

das a problemas claacutesicos

Sin embargo hay un aspecto que previsiblemente se mantendraacute invariable la inves-

tigacioacuten geodeacutesica soacutelo podraacute ser abordada con eacutexito a traveacutes de la colaboracioacuten

internacional (Beutler 2011)

El futuro de la Geodesia previsiblemente estaraacute basado en los siguientes ejes de

desarrollo

- Desarrollos de hardware y de software La ley exponencial que dirige la

evolucioacuten de la potencia de caacutelculo no ha agotado completamente su ten-

dencia y nuevas tecnologiacuteas se abren paso raacutepidamente en el mercado

abriendo las puertas a los caacutelculos maacutes avanzados

- Tecnologiacuteas maacutes avanzadas en instrumentacioacuten geodeacutesica con dos caracte-

riacutesticas principales una es la tendencia histoacuterica en la mejora de la preci-

sioacuten y la otra es el aumento de la cantidad de informacioacuten disponible gra-cias a la difusioacuten de un gran nuacutemero de instrumental geodeacutesico Este

instrumental en algunos casos puede ser de menor precisioacuten que los siste-

3 Introduccioacuten

26

mas maacutes avanzados sin embargo el coste econoacutemico es muy bajo lo que

los hace accesibles a una amplia comunidad de usuarios como sucede con

los equipos GNSS

- Un conocimiento maacutes avanzado de la fiacutesica de la Tierra soacutelida facilitando

el modelado de las deformaciones de la corteza terrestre la mejora del co-

nocimiento del patroacuten oceaacutenico de circulacioacuten global la altimetriacutea por sateacute-

lite para la estimacioacuten del geoide marino

- Un progreso maacutes soacutelido en matemaacuteticas por ejemplo en el aacuterea de los sis-

temas dinaacutemicos o en estadiacutestica impulsada por las grandes posibilidades

ofrecidas por las nuevas herramientas electroacutenicas (Sansograve 2003)

32 Introduccioacuten a la monitorizacioacuten de fenoacutemenos geodinaacutemicos me-

diante teacutecnicas GNSS

Dado que el objetivo de esta investigacioacuten es el estudio geodeacutesico de fenoacutemenos

geodinaacutemicos susceptibles de producir desastres naturales vamos a realizar una

breve introduccioacuten de la rama de la Geologiacutea que estudia los agentes fuerzas y

consecuencias de los procesos dinaacutemicos de la Tierra

321 Introduccioacuten a la geodinaacutemica interna de la Tierra

3211 Concepto

Se denomina geodinaacutemica a la suma de los procesos geoloacutegicos que afectan a la

Tierra y determinan su constante evolucioacuten Igualmente se puede definir como el

conjunto de causas y efectos que provocan los cambios estructurales quiacutemicos yo

morfoloacutegicos que afectan al planeta

La superficie terrestre estaacute en continua transformacioacuten Mientras la geodinaacutemica

interna describe los procesos de creacioacuten continua la geodinaacutemica externa estudia

la alteracioacuten de dicha superficie por fuerzas que actuacutean desde fuera Estas fuerzas

externas son el viento el agua las olas los glaciares las aguas de infiltracioacuten y los

cambios de temperatura

3212 Agentes geodinaacutemicos internos Tectoacutenica de placas

La Tectoacutenica de Placas proporciona un marco teoacuterico para entender la estructura

composicioacuten y los procesos geodinaacutemicos internos a una escala global

La Tierra es el uacutenico planeta del Sistema Solar en el cual opera la Tectoacutenica de

Placas y para comprender por queacute la Tierra tiene caracteriacutesticas que la hacen uacutenica

es necesario remontarnos al Origen del Sistema Solar ya que la estructura interna

de la Tierra asiacute como la composicioacuten de la atmoacutesfera temprana y sus diferentes

etapas evolutivas se relacionan con el mismo origen de la Tierra

3 Introduccioacuten

27

32121 Origen de la Tierra

La hipoacutetesis de la nebulosa primitiva sugiere que los cuerpos de nuestro Sistema

Solar se formaron a partir de una enorme nube en rotacioacuten Hace cerca de 5000

millones de antildeos esta inmensa nube y granos diminutos de elementos maacutes pesados

empezaron a contraerse lentamente debido a las interacciones gravitatorias entre sus

pertiacuteculas y a adoptar la forma de disco en rotacioacuten como se aprecia en la Figura

33 Una influencia externa como una onda de choque procedente de una explosioacuten

catastroacutefica como una supernova pudo haber iniciado el colapso Durante el colap-

so la energiacutea gravitacional se convirtioacute en energiacutea teacutermica aumentando la tempera-

tura del disco

La formacioacuten del Sol marcoacute el fin del periodo de contraccioacuten y en consecuencia el

fin del calentamiento gravitacional Las temperaturas de la regioacuten en la que ahora se

encuentran los planetas interiores empezaron a disminuir Esta reduccioacuten de la tem-

peratura hizo que las sustancias con puntos de fusioacuten elevados se condensaran en

pequentildeas partiacuteculas que empezaron a unirse Materiales como el hierro el niacutequel y

los elementos que componen los minerales que forman las rocas formaron masas

metaacutelicas y rocosas que orbitaban alrededor del Sol Millones de colisiones repeti-

das entre estas masas produjeron la creacioacuten de objetos cada vez maacutes grandes que a

su vez seguiacutean atrayendo cada vez con maacutes intensidad el material del disco proto-

planetario En unas pocas decenas de

millones de antildeos estos objetos crecie-

ron hasta convertirse en los cuatro

planetas interiores

A medida que los protoplanetas atraiacutean

cada vez maacutes material los impactos de

alta velocidad provocaron el aumento

de temperatura de estos cuerpos A

causa de sus temperaturas relativamen-

te elevadas y sus campos gravitaciona-

les deacutebiles los planetas interiores a

diferencia de los exteriores no podiacutean

acumular muchos de los componentes

maacutes ligeros como el hidroacutegeno y el

helio que fueron barridos por el viento

solar

Centraacutendonos ya en la Tierra a medi-

da que se acumulaba el material los

impactos y la desintegracioacuten de ele-mentos radiactivos provocaron un aumento constante de la temperatura Durante ese

periodo se produjo la diferenciacioacuten de los materiales pesados que debido a su

Figura 33 Esquema del origen del Sistema

Solar 2005 Ciencias de la Tierra

3 Introduccioacuten

28

mayor densidad ocuparon el centro del planeta Este primer periodo de calentamien-

to tambieacuten provocoacute otro proceso de diferenciacioacuten quiacutemica formaacutendose masas

flotantes de roca fundida que ascendieron a la superficie formando la corteza primi-

tiva Estas diferenciaciones establecieron las divisiones baacutesicas del interior de la

Tierra

32122 Estructura de la Tierra

La segregacioacuten material que empezoacute muy temprano en la historia de la Tierra tuvo

como resultado la formacioacuten de tres capas definidas por su composicioacuten quiacutemica la

corteza el Manto y el nuacutecleo Ademaacutes de estas tres capas de diferente composi-

cioacuten la Tierra se puede dividir en diferentes zonas maacutes o menos conceacutentricas en

funcioacuten de sus propiedades fiacutesicas Esta divisioacuten es de gran importancia dado que

tiene una relacioacuten directa con la explicacioacuten de los fenoacutemenos geodinaacutemicos estu-

diados en esta investigacioacuten Las propiedades fiacutesicas utilizadas para definir estas

zonas son su caracter soacutelido o liacutequido y cuaacuten duacutectiles o resistentes son El conoci-

miento de esta estructra en capas es esencial para la comprensioacuten de los procesos

geodinaacutemicos baacutesicos como el vulcanismo los terremotos o la formacioacuten de mon-

tantildeas

La Tierra puede dividirse en cinco capas principales en funcioacuten de sus propiedades

fiacutesicas y por tanto seguacuten su resistencia mecaacutenica Litosfera Astenosfera mesosfe-

ra nuacutecleo externo y nuacutecleo interno

321221 Litosfera

Seguacuten sus propiedades fiacutesicas la capa exterior de la Tierra comprende la corteza y

el Manto superior y forma un nivel relativamente riacutegido y friacuteo Aunque este nivel

consta de materiales cuyas composiciones quiacutemicas son notablemente diferentes

tiende a actuar como una unidad que muestra un comportamiento riacutegido principal-

mente porque es friacuteo y en consecuencia resistente Sin embargo no toda la Litosfe-

ra se comporta como un soacutelido quebradizo similar a las rocas encontradas en la

superficie sino que se vuelve progresivamente maacutes caliente y duacutectil conforme au-

menta la profundidad

Esta capa tiene un grosor medio de unos 100 kiloacutemetros pero puede alcanzar 250

kiloacutemetros de grosor debajo de las porciones maacutes antiguas de los continentes como

se indica en la Figura 34 Dentro de las cuencas oceaacutenicas la Litosfera tiene un

grosor de tan solo unos pocos kiloacutemetros debajo de las dorsales oceaacutenicas pero

aumenta hasta quizaacute 100 kiloacutemetros en regiones donde hay corteza maacutes antigua y

friacutea

3 Introduccioacuten

29

321222 Astenosfera

Debajo de la Litosfera en el Manto superior a una profundidad de unos 660 kiloacute-

metros se encuentra una capa blanda comparativamente paacutestica denominada Aste-

nosfera La porcioacuten superior de la Astenosfera tiene unas condiciones de temperatu-

ra y presioacuten que permiten la existencia de una pequentildea porcioacuten de roca fundida

Dentro de esta zona muy duacutectil la Litosfera estaacute mecaacutenicamente separada de la

capa inferior La consecuencia es que la Litosfera es capaz de desplazarse con inde-

pendencia de la Astenosfera un hecho fundamental para que se produzcan los mo-

vimientos que tratamos de detectar

Figura 34 Esquema de la estructura en capas de la Tierra (Tarbuck et al 2005)

Es importante destacar que la resistencia a la deformacioacuten de los diversos materia-

les de la Tierra es funcioacuten de su composicioacuten de la temperatura y de la presioacuten a la

que estaacuten sometidos A la profundidad de la Astenosfera superior las rocas estaacuten lo

suficientemente cerca de sus temperaturas de fusioacuten para que sean faacuteciles de defor-

mar

321223 Mesosfera y nuacutecleo

Por debajo de la zona duacutectil de la parte superior de la Astenosfera el aumento de la

presioacuten contrarresta los efectos de la temperatura maacutes alta y la resistencia de las

3 Introduccioacuten

30

rocas crece de manera gradual con la profundidad Entre las profundidades de 660 y

2900 kiloacutemetros se encuentra una capa maacutes riacutegida denominada Mesosfera o Manto

Inferior A pesar de su resistencia las rocas de la Mesosfera estaacuten todaviacutea muy

calientes y son capaces de fluir de una manera muy gradual

El Nuacutecleo se divide en dos regiones que muestran resistencias mecaacutenicas muy dis-

tintas El Nuacutecleo Externo es una capa liacutequida de 2270 kiloacutemetros de grosor Las

corrientes convectivas de hierro metaacutelico en esta zona son las que generan el campo

magneacutetico de la Tierra El Nuacutecleo Interno es una esfera con un radio de 1216 kiloacute-

metros A pesar de su temperatura maacutes elevada el material del Nuacutecleo Interno es

maacutes resistente que el del Nuacutecleo Externo debido a la enorme presioacuten y se comporta

como un soacutelido

32123 Tectoacutenica de placas

Antes del siglo XX la opinioacuten establecida consistiacutea en que la cuencas oceaacutenicas y

los continentes eran estructuras permanetes y muy antiguas Esta opinioacuten era res-

paldada por las pruebas recogidas del estudio de las ondas siacutesmicas que revelaron la

existencia de un Manto soacutelido rocoso que se extendiacutea hasta medio camino hacia el

centro de la Tierra El concepto de un Manto soacutelido indujo a la mayoriacutea de investi-

gadores a la conclusioacuten de que la Corteza externa de la Tierra no podiacutea moverse

Fue a principios del siglo XX cuando se incicia la historia de la Teacutectoacutenica de Pla-

cas La teoriacutea comienza con la deriva continental que fue postulada por Alfred

Wegener y recogida en 1915 en su obra ldquoEl origen de los continentes y los oceacutea-

nosrdquo Aunque existiacutean algunos indicios a su favor en un principio la mayoriacutea de los

geoacutelogos se mostraron esceacutepticos ya que no se conociacutea ninguacuten mecanismo plausi-

ble que explicase el movimiento de grandes masas de tierra a traveacutes del oceacuteano

El concepto moderno de placas tectoacutenicas moacuteviles fue propuesto en 1962 por Harry

H Hess de la Universidad de Princeton Hess habiacutea sido capitaacuten de un carguero

militar estadounidense durante la Segunda Guerra Mundial durante sus viajes

habiacutea utilizado el soacutenar del barco para elaborar un mapa del fondo del Paciacutefico

Defendioacute la hipoacutetesis de que la totalidad de la Corteza terrestre tanto la oceaacutenica

como la continental se desplazaba sobre el Manto como consecuencia de la con-

veccioacuten en eacuteste La Corteza se formariacutea en las dorsales oceaacutenicas lugares en los que

emerge y solidifica el magma y la Corteza ya existente se hundiriacutea en las fosas

oceaacutenicas en los procesos conocidos como subduccioacuten de placas

Las ideas de Hess fueron aceptadas por la comunidad cientiacutefica despueacutes de que

algunos estudios hallasen que el magnetismo de las rocas del fondo marino se ajus-

taba a sus predicciones el campo magneacutetico terrestre cuya polaridad se invierte

cada cientos de miles de antildeos deja su huella en la roca a medida que eacutesta solidifica

lo que provoca la formacioacuten de bandas magneacuteticas alternas y paralelas a las dorsales

oceaacutenicas

3 Introduccioacuten

31

El modelo que describe la tectoacutenica de placas se basa en que la Litosfera estaacute rota

en fragmentos denominados placas que se mueven unas con respecto a otras y cam-

bian continuamente de forma y tamantildeo

Uno de los principales fundamentos de la tectoacutenica de placas constituye el hecho de

que las placas se mueven como unidades coherentes en relacioacuten con todas las demaacutes

placas Las placas litosfeacutericas se mueven a una velocidad muy lenta pero continua

de media unos cinco centiacutemetros anuales Este movimiento es impulsado en uacuteltima

instancia por la distribucioacuten desigual del calor en el interior de la Tierra El material

caliente que se encuentra en las profundidades del Manto se mueve despacio hacia

arriba y alimenta una parte del sistema de conveccioacuten interna de nuestro planeta

Simultaacuteneamente laacuteminas maacutes friacuteas y densas de la Litosfera oceaacutenica descienden al

Manto poniendo en movimiento la capa externa riacutegida de la Tierra Como conse-

cuencia de todo lo descrito los roces entre las placas litosfeacutericas generan terremo-

tos crean volcanes y deforman grandes masas de rocas

Figura 35 Distribucioacuten geograacutefica de las placas tectoacutenicas actuales Modificado de Sociedad

mexicana de ingenieriacutea siacutesmica 2013

Como se muestra en la Figura 35 se reconocen siete placas principales Son la

placa Norteamericana la Sudamericana la del Paciacutefico la Africana la Euroasiaacutetica

la Australiana y la Antaacutertica La mayor es la placa del Paciacutefico que abarca una

porcioacuten significativa de la cuenca del oceacuteano Paciacutefico La mayoriacutea de las grandes

placas incluye un continente entero ademaacutes de una gran aacuterea de suelo oceaacutenico

Igualmente es de destacar el hecho de que ninguna de las placas estaacute definida com-

pletamente por los maacutergenes continentales

3 Introduccioacuten

32

Las placas de tamantildeo medio son la Caribentildea la de Nazca la Filipina la Araacutebiga la

de Cocos la de Scotia y la de Juan de Fuca Ademaacutes se han identificado maacutes de

una docena de placas maacutes pequentildeas o microplacas Placa de Ojotsk de Amuria del

Explorador de Gorda placa Somaliacute de la Sonda del Altiplano de Birmania placa

Yangtseacute de Timor placa Cabeza de Paacutejaro de Panamaacute de Rivera de Pascua de

Juan Fernaacutendez de Chiloeacute de Kula de Faralloacuten

Sin embargo para el caacutelculo de los modelos globales uacutenicamente se tienen en cuen-

ta las placas maacutes grandes Concretamente a partir del caacutelculo del campo de veloci-

dades del ITRF2008 se estimoacute un modelo de movimiento de placas tectoacutenicas que

tuvo en cuenta las 14 placas maacutes grandes (Altamimi et al 2011) como se aprecia

en la Figura 36

Figura 36 Placas que se utilizaron para el caacutelculo del modelo de movimiento de placas

ITRF20081

321231 Bordes de placas

Aunque el interior de las placas puede experimentar alguna deformacioacuten las princi-

pales alteraciones se producen a lo largo de sus bordes De hecho los bordes de

placa se establecieron por primera vez representando las localizaciones de las zonas

con mayor cantidad de terremotos es por ello que los bordes coinciden con las

1Altamimi Z Metivier L y Collilieux X (2011) ldquoITRF2008 plate motion modelrdquo Journal of Geophysical Research Solid

Earth (1978ndash2012) Vol 117 Issue B7

3 Introduccioacuten

33

zonas de maacutes intensa actividad siacutesmica y volcaacutenica de la Tierra Las placas tienen

tres tipos distintos de bordes que se diferencian en funcioacuten del tipo de movimiento

que poseen

Bordes divergentes Zonas donde dos placas se separan lo que produce el ascenso

de material desde el Manto para crear nuevo suelo oceaacutenico Geograacuteficamente se

ubican en las dorsales oceaacutenicas y el rift africano

Bordes convergentes Zonas donde dos placas se juntan provocando el descenso de

la Litosfera oceaacutenica debajo de una placa superpuesta que es finalmente reabsorbi-

da en el Manto o la colisioacuten de dos bloques continentales para crear un sistema

montantildeoso Geograacuteficamente como se aprecia en la Figura 37 las zonas maacutes acti-

vas son

- El cinturoacuten de fuego del Paciacutefico Situado en las costas del oceacuteano Paciacutefico

conecta algunas de las zonas de subduccioacuten maacutes importantes del mundo

Incluye a Chile parte de Bolivia Peruacute Ecuador Colombia Centroameacuterica

Mexico parte de los Estados Unidos parte de Canadaacute luego gira a la altu-

ra de las Islas Aleutianas y baja por las costas e islas de Rusia Japoacuten Tai-

wan Filipinas Papuacutea Nueva Guinea y Nueva Zelanda

- El cinturoacuten montantildeoso alpino-Himalayo que de oeste a este se inicia con

las cordilleras Beacuteticas y los Atlas en el sur de Espantildea y el norte de Aacutefrica

continuacutea con los Pirineos los Apeninos los Alpes los Caacuterpatos los Dinaacute-

ricos y los Balcanes sigue a traveacutes de los montes de Crimea el Caacuteucaso la

meseta de Iraacuten el Pamir Hindukush Karakorum e Himalaya Este cinturoacuten

tiene continuacioacuten hacia el sureste Indochina y las islas de Indonesia

Bordes de falla transformante Zonas donde dos placas se desplazan lateralmente

una respecto de la otra sin la produccioacuten ni destruccioacuten de Litosfera La mayoriacutea se

localizan geograacuteficamente dentro de las cuencas oceaacutenicas aunque algunas atravie-

san la corteza continental como la falla de San Andreacutes en California y la falla Alpi-

na en Nueva Zelanda

Cada placa estaacute rodeada por una combinacioacuten de estos tres tipos de bordes que

como ya se ha indicado no son fijos sino que estaacuten en continuo movimiento

Actualmente es posible determinar la magnitud del movimiento de las placas em-

pleando modelos globales de placas tectoacutenicas Algunos de estos modelos maacutes utili-

zados son

- NNR-NUVEL 1A (DeMets et al 1994)

- SOPAC (Scripps Orbit and Array Center)

- ITRF2005 (Altamimi 2007)

3 Introduccioacuten

34

Figura 37 Distribucioacuten geograacutefica de las zonas de maacutes intensa actividad siacutesmica y volcaacutenica de

la Tierra Modificado de geofaveblogspotcom 2013

3212311 Bordes divergentes

La mayoriacutea de los bordes divergentes se situacutean a lo largo de las crestas de las dorsa-

les oceaacutenicas dado que es donde se genera nueva Litosfera oceaacutenica Aquiacute a medi-

da que las placas tectoacutenicas se separan del eje de la dorsal las fracturas creadas se

llenan inmediatamente con roca fundida que asciende desde el Manto caliente si-

tuado debajo Este magma se enfriacutea de una manera gradual generando una roca

dura produciendo asiacute nuevos fragmentos de fondo oceaacutenico De una manera conti-

nua las placas adyacentes se sepa-

ran y una nueva Litosfera oceaacutenica

se forma entre ellas Aunque no es

lo normal los bordes divergentes

no se situacutean uacutenicamente en los

fondos oceaacutenicos sino que tambieacuten

pueden formarse sobre los conti-

nentes El mecanismo que actuacutea a

lo largo del sistema de dorsales

oceaacutenicas para crear nuevo fondo

oceaacutenico se denomina expansioacuten del fondo oceaacutenico

Figura 38 Esquema tectoacutenico del valle del rift

africano 2013 Bgreenprojectwordpresscom

3 Introduccioacuten

35

Las velocidades tiacutepicas de expansioacuten se mueven en torno a los 5 centiacutemetros al antildeo

A lo largo de la dorsal Centroatlaacutentica se encuentran velocidades de 2 centiacutemetros a

antildeo mientras que en secciones de la dorsal del Paciacutefico se han medido velocidades

superiores a los 15 centiacutemetros

En el caso de desarrollarse bordes de placa divergentes en el interior de un conti-

nente la fragmentacioacuten comienza con la formacioacuten de una depresioacuten alargada de-

nominada rift continental Un ejemplo moderno de rift continental es el rift de Aacutefri-

ca oriental que representa el estadio inicial de la ruptura de un continente De

mantenerse las fuerzas tensoriales en la zona el valle del rift se alargaraacute y aumenta-

raacute su profundidad alcanzando al final el borde de la placa separaacutendola en dos

como se puede ver en la Figura 38

3212312 Bordes convergentes

La superficie de nuestro planeta a pesar de que continuamente se estaacute produciendo

nueva Litosfera obviamente no aumenta

Para compensar la adicioacuten de Litosfera

creada las porciones maacutes antiguas de

Litosfera oceaacutenica descienden al Manto

a lo largo de los bordes convergentes o

bordes de placa destructivos

Aparecen bordes de placas convergentes

donde dos placas se mueven una hacia

otra y el movimiento se ajusta con el

deslizamiento de una placa por debajo de

otra La expresioacuten superficial producida

por la placa descendente es una fosa

submarina Los bordes convergentes

tambieacuten se denominan zonas de subduc-

cioacuten porque son lugares donde la Litosfe-

ra desciende hasta la Astenosfera La

subduccioacuten se produce porque la densi-

dad de la placa litosfeacuterica descendente es

mayor que la de la Astenosfera subya-

cente En general la Litosfera oceaacutenica

es maacutes densa que la Astenosfera mien-

tras que la Litosfera continental es menos

densa y resiste a la subduccioacuten Por con-

siguiente es siempre la Litosfera oceaacuteni-

ca la que experimenta la subduccioacuten Las capas de Litosfera oceaacutenica descienden

en la Astenosfera con unos aacutengulos de

Figura 39 Esquema de los diferentes tipos de

convergencia entre placas A Oceacuteano-

contiente B Oceacuteano-oceacuteano C Continente-

continente (Tarbuck E et al 2005)

3 Introduccioacuten

36

unos pocos grados o pueden caer casi en vertical pero el aacutengulo medio es de unos

45ordm El aacutengulo al que la Litosfera oceaacutenica desciende depende de su densidad Por

ejemplo a lo largo de la fosa Peruacute-Chile la zona de subduccioacuten al estar cerca de un

centro de expansioacuten y por tanto existir una Litosfera auacuten caliente presenta unos

aacutengulos de descenso pequentildeos

Aunque todas las zonas convergentes tienen las mismas caracteriacutesticas baacutesicas

poseen rasgos muy variables Cada una estaacute controlada por el tipo de material de la

Corteza que interviene y por el ambiente tectoacutenico Los bordes convergentes se

pueden formar entre dos placas oceaacutenicas una placa oceaacutenica y una continental o

dos placas continentales Las tres situaciones se ilustran en la Figura 39

3212313 Bordes de falla transformante

El tercer tipo de borde de placa es el transformante en el cual las placas se deplazan

una al lado de otra sin producir ni destruir Litosfera La verdadera naturaleza de

estas grandes fallas la descubrioacute en 1965 H Tuzo Wilson quieacuten sugirioacute que conec-

tan los cinturones activos globales en una red continua que divide la superficie ex-

terna de la Tierra en varias

placas riacutegidas Por tanto

Wilson se convirtioacute en el el

primero en sugerir que la

Tierra estaba compuesta por

placas individuales

La mayoriacutea de las fallas trans-

formantes une dos segmentos

de una dorsal centrooceaacutenica

Aquiacute son parte de unas liacuteneas

prominentes de rotura en la

corteza oceaacutenica conocidas

como zonas de fractura que

abarcan las fallas transfor-

mantes y sus extensiones

inactivas en el interior de las

placas Estas zonas de fractu-

ra se encuentran aproxima-

damente cada 100 kiloacutemetros

a lo largo de la direccioacuten del

eje de la dorsal Como se

muestra en la Figura 310

las fallas transformantes acti-vas se encuentran soacutelo entre

los dos segmentos desplaza-

Figura 310 Esquema de un borde transformante que

desplaza los segmentos de la dorsal Centtroatlaacutentica

(Tarbuck E et al 2005)

3 Introduccioacuten

37

dos de la dorsal Como la orientacioacuten de estas zonas de fractura es aproximadamen-

te paralela a la direccioacuten del movimiento de la placa en el momento de su forma-

cioacuten se pueden utilizar para cartografiar la direccioacuten del movimiento en el pasado

Aunque la mayoriacutea de las fallas transformantes estaacute localizada dentro de las cuencas

oceaacutenicas unas pocas atraviesan la corteza continental Dos ejemplos de ellas son la

falla de San Andreacutes en California con gran actividad siacutesmica y la falla Alpina en

Nueva Zelanda

321232 Fuerzas impulsoras de las placas tectoacutenicas

Varias fuerzas actuacutean sobre las placas tectoacutenicas algunas de ellas son fuerzas im-

pulsoras mientras que unas pocas se oponen al movimiento de las placas Las fuer-

zas impulsoras son la fuerza de arrastre de la placa la fuerza de empuje de la dorsal

y la fuerza de succioacuten de la placa las fuerzas que tienden a impedir el movimiento

de las placas son la fuerza de resistencia de la placa y la fuerza de arrastre del Man-

to (ver Figura 311)

Existe acuerdo general en

que la subduccioacuten de las

capas friacuteas y densas de la

Litosfera oceaacutenica es la

principal fuerza impulsora

del movimiento de las

placas A medida que estas

capas se hunden en la As-

tenosfera tiran de la placa

a remolque Este fenoacute-

meno denominado fuerza

de arrastre de la placa se

produce porque las capas

antiguas de la Litosfera

oceaacutenica son maacutes densas

que la Astenosfera subyacente y por tanto se hunden en ella Otra fuerza impulsora

importante se denomina fuerza de empuje de la dorsal Este mecanismo accionado

por la gravedad es consecuencia de la posicioacuten elevada de la dorsal oceaacutenica que

hace que las capas de la Litosfera se deslicen hacia abajo por los flancos de la dor-

sal La fuerza de empuje de la dorsal parece contribuir mucho menos a los movi-

mientos de las placas que la fuerza de arrastre de la placa El hecho de que cuando

maacutes del 20 del periacutemetro de una placa consta de zonas de subduccioacuten las veloci-

dades son relativamente raacutepidas respalda la nocioacuten de que la fuerza de arrastre de la

placa es maacutes importante que la fuerza de empuje de la dorsal Otra fuerza impulsora se produce por el arrastre de una placa en subduccioacuten en el Manto adyacente El

resultado es una circulacioacuten inducida del Manto que empuja ambas placas la sub-

Figura 311 Esquema de algunas de las fuerzas que actuacutean

sobre las placas (Tarbuck E et al 2005)

3 Introduccioacuten

38

ducida y la superpuesta hacia la fosa Dado que la corriente del Manto tiende a

succionar las placas cercanas se denomina fuerza de succioacuten de la placa

Entre las fuerzas que contrarrestan el movimiento de las placas se encuentra la fuer-

za de resistencia de la placa (friccioacuten) que se produce cuando una placa en subduc-

cioacuten roza contra una placa superpuesta El grado de resistencia a lo largo de una

zona de subduccioacuten puede determinarse a partir de la actividad siacutesmica

Debajo de la placa la fuerza de arrastre del Manto ayuda a producir el movimiento

de las placas cuando la corriente de la Astenosfera tiene la misma direccioacuten y su

magnitud supera a la de la placa Sin embargo a menudo la fuerza de arrastre del

Manto actuacutea en la direccioacuten opuesta y contrarresta el movimiento de la placa La

fuerza de arrastre del Manto por debajo de los continentes es varias veces mayor

que por debajo de la Litosfera oceaacutenica porque la Litosfera continental es maacutes grue-

sa que la Litosfera oceaacutenica y por tanto se extiende a maacutes profundidad en el Man-

to

322 Sistemas geodeacutesicos de referencia

Los sistemas de referencia terrestres son necesarios para la determinacioacuten de coor-

denadas sobre la Tierra y para el estudio del movimiento y deformaciones de la

corteza terrestre de manera que constituyen una herramienta imprescindible en el

desarrollo de las diferentes ciencias de la Tierra en especial de la Geodesia Geofiacute-

sica Geodinaacutemica Cartografiacutea Topografiacutea Navegacioacuten sobre la superficie terres-

tre y para la localizacioacuten de cualquier observacioacuten que se realice (Berneacute Valero et

al 2013)2

En primer lugar se deben distinguir los conceptos Sistema de referencia Sistema de

referencia Convencional Marco de referencia y Sistema de Coordenadas

Un sistema de referencia (Reference System) es la definicioacuten teoacuterica e ideal de

una estructura geomeacutetrica para referenciar las coordenadas de puntos en el espacio

estaacute constituido por un conjunto de paraacutemetros modelos convencionales y algorit-

mos y queda definido por un origen direcciones de los ejes escala y algoritmos

para sus transformaciones espaciales y temporales y las constantes utilizadas en las

definiciones y correcciones A los sistemas de referencia geodeacutesicos se le asocia un

elipsoide con sus paraacutemetros geomeacutetricos y fiacutesicos como forma tamantildeo constante

gravitacional y velocidad de rotacioacuten Los sistemas de referencia se pueden clasifi-

car en globales y locales en funcioacuten del espacio geograacutefico de aplicacioacuten (ver Figu-

ra 312)

2 Berneacute Valero et al 2013 GPS Fundamentos y aplicaciones en Geodesia y Topografiacutea

3 Introduccioacuten

39

Un sistema de referencia convencional es un sistema de referencia donde todas las

constantes numeacutericas paraacutemetros e hipoacutetesis y teoriacuteas para el establecimiento del

sistema de referencia son especificadas de modo concreto

Un marco de referencia (Reference Frame) es la realizacioacuten practica de un siste-

ma es la materializacioacuten de un sistema de referencia convencional es decir el con-

junto de puntos y sus coordenadas y las teacutecnicas aplicadas en las medidas y los

meacutetodos utilizados

Un sistema de coordenadas es la parametrizacioacuten de las coordenadas de los puntos

que forman el marco de referencia En este sentido existen infinitos sistemas de

coordenadas para parametrizar el marco de referencia (Martiacuten Furones 2011)

Los sateacutelites que forman la constelacioacuten GNSS aparecen en un dominio celeste y la

descripcioacuten de su movimiento se hace en principio en eacuteste pero los receptores estaacuten

generalmente ligados a la Tierra y sus coordenadas se tratan en un sistema terrestre

Por ello es necesario definir dos tipos de sistemas de referencia en el espacio uno

celeste ICRS Sistema Internacional de Referencia Celeste para la descripcioacuten del

movimiento satelital y otro terrestre ITRS Sistema Internacional de Referencia

Terrestre para describir la posicioacuten de los usuarios

El CGRS es un sistema de referencia celeste geoceacutentrico a este sistema se refieren

las observaciones hechas desde la Tierra y a eacutel se asocian los procesos dinaacutemicos y

los paraacutemetros de rotacioacuten de la Tierra (EOP) pues no depende de la rotacioacuten de la

Tierra Es un sistema en movimiento acelerado (geocentro) asociado a un triedro

centrado en el centro de masas de la Tierra incluyendo oceacuteanos y atmosfera El eje

Oz se dirige al polo medio de rotacioacuten y el eje X pasa por el Ecuador en el meri-

diano de Greenwich

El CGRS estaacute ligado al ITRS mediante los paraacutemetros de orientacioacuten de la Tierra

Tanto la matriz de rotacioacuten como el resto de paraacutemetros para pasar de un sistema a

otro pueden encontrase en la web del International Earth rotation amp reference sys-tems service y el Observatorio Naval de Estados Unidos (USNO)

El marco de referencia utilizado para representar las coordenadas cartesianas en

GPSGLONASS se llama (ECEF) y es un marco de referencia terrestre centrado en

la Tierra y fijo a ella (Earth Centered Earth Fixed)

En 1988 se creoacute el servicio de rotacioacuten de la Tierra internacional (IERS del ingleacutes

Internacional Earth Rotation Service) como responsable del mantenimiento tanto

del sistema celeste como del sistema terrestre

3 Introduccioacuten

40

Servicios teacutecnicos especializados Servicio combinado

IVS International VLBI Service

ILRS International Laser Ranging Service

IGS International GPS Service for Geodynamics

IDS International DORIS Service

Tabla 31 Servicios de IERS

En la Tabla 31 se muestra un esquema de los servicios especializados del IERS

- IVS proporciona las observaciones efectuadas por medio de teacutecnicas VLBI

las cuales son las uacutenicas que pueden establecer el enlace con el sistema de

referencia celeste (sistema inercial)

- ILRS suministra las observaciones que pueden determinar de la mejor for-

ma posible el geocentro

- IGS proporciona observaciones GPS Considerado eacuteste como un meacutetodo de

bajo costo y faacutecil de manejar por lo que resulta ser el mejor meacutetodo para

densificar redes geodeacutesicas con objeto de controlar los procesos geodinaacute-

micos

- IDS proporciona datos sobre la navegacioacuten de los sateacutelites

Los estaacutendares del IERS abarcan un conjunto de constantes y modelos que se utili-

zan en el centro de caacutelculo del IERS y en la oficina central para la combinacioacuten de

los resultados que suministran los distintos servicios Estos estaacutendares contienen

entre otros

- las teoriacuteas de precesioacuten y nutacioacuten de la IAU

- ratios para el desplazamiento continental (por ejemplo NUVEL NNR-1A)

- constantes gravitacionales etc

Los sistemas de referencia convencionales mantenidos por el IERS se componen

de

- El Internacional Celestial Reference System (ICRS)

- El Internacional Terrestrial Reference System (ITRS)

IERS

3 Introduccioacuten

41

El sistema de referencia celeste internacional (ICRS) se define como3 (Seeber

2003)

- El origen estaacute fijado en el baricentro del sistema solar (heliocentro)

- La orientacioacuten se efectuacutea

o relativa a las radiofuentes estelares

o paralelo a los ejes del FK5 (cataacutelogo fundamental de estrellas)

o ecuador medio en la eacutepoca J20000

o eje x punto medio de Aries en la eacutepoca J20000

- El sistema del tiempo definido por el Tiempo Dinaacutemico Bariceacutentrico

- Los meacutetodos de observacioacuten empleados astronoacutemicos (FK5) VLBI sateacuteli-

te Hipparcos

Figura 312 Clasificsacioacuten de los sistemas de referencia

3 Seeber G (2003) ldquoSatellite Geodesyrdquo

3 Introduccioacuten

42

3221 Sistemas geodeacutesicos de referencia globales Sistema de Referencia

Terrestre Internacional (International Terrestrial Reference System

ITRS)

Los sistemas de referencia fijos al espacio o inerciales son los maacutes apropiados para

definir la situacioacuten y el movimiento de objetos externos a la Tierra como las estre-

llas los planetas y de forma especial los sateacutelites artificiales Al ser sistemas libres

de aceleracioacuten o inerciales permiten efectuar caacutelculos empleando sin modificacio-

nes la formulacioacuten newtoniana

Los sistemas geodeacutesicos de referencia globales tienen como finalidad principal el

control geodeacutesico tridimensional en cualquier parte de la Tierra es por ello que han

sido desarrollados por organizaciones internacionales La principal caracteriacutestica de

estos sistemas es el origen geoceacutentrico de las coordenadas cartesianas tridimensio-

nales asociadas

Un sistema geodeacutesico de referencia global se caracteriza por

- Origen Centro de masas terrestres o geocentro incluyendo la atmoacutesfera y

los oceacuteanos

- Eje Z coincide con el eje de rotacioacuten terrestre

- Plano meridiano pasa por cualquier punto de la tierra y contiene al eje de

rotacioacuten

- Plano ecuador es perpendicular al eje de rotacioacuten y para por el geocentro

- Eje X se situacutea en la direccioacuten del plano meridiano que pasa por Greenwich

y contenido en el plano ecuador Es considerado internacionalmente como

meridiano origen o meridiano cero desde 1884

- Eje Y contenido en el plano

ecuador y perpendicular al eje X y su

sentido seraacute tal que los tres ejes formen

una tripleta dextroacutegira

El eje z se ve afectado por la variacioacuten en

la direccioacuten del eje de rotacioacuten terrestre

con el tiempo fenoacutemeno que se denomi-

na movimiento del polo

La direccioacuten del eje de rotacioacuten terrestre

variacutea con respecto a la propia superficie

terrestre y por tanto respecto al sistema

de referencia geoceacutentrico terrestre El

polo describe a lo largo del tiempo una

trayectoria libre que es una curva maacutes o

menos circular de radio 6 metros como

se indica en la Figura 314 y periodo aproximado de 430 diacuteas provocado por el

Figura 314 Movimiento del polo

Movimiento libre y oscilaciones forzadas

(Martiacuten Furones 2011)

3 Introduccioacuten

43

caraacutecter deformable de la Tierra redistribuciones interiores de las masas terrestres

efectos del rebote postglaciar en Canadaacute y Fenoscandia movimientos tectoacutenicos

redistribuciones atmosfeacutericas etc Superpuesta a eacutesta trayectoria libre se encuen-

tran una serie de oscilaciones forzadas provocadas por la influencia gravitatoria del

Sol y la Luna con una magnitud de 60 centiacutemetros ver Figura 314

Este movimiento del polo afecta directamente a las coordenadas de los puntos sobre

la superficie terrestre ya que el sistema de referencia iraacute cambiando Lo maacutes indi-

cado es tomar como eje Z de referencia el origen o centro de los ciacuterculos de movi-

miento libre quedando asiacute determinado el eje Z de un modo convencional Si las

coordenadas de los puntos se refieren al polo convencional tendremos coordenadas

absolutas si se refieren al polo instantaacuteneo (situacioacuten del eje de rotacioacuten en un de-

terminado momento) tendremos coordenadas instantaacuteneas

No hay teoriacutea cientiacutefica que pueda predecir el movimiento del polo y por lo tanto

su posicioacuten asiacute que se monitoriza continuamente mediante observaciones Fenoacuteme-

nos como los grandes terremotos pueden producir importantes desplazamientos del

eje terrestre y por consiguiente del polo el terremoto de Japoacuten del 11 de marzo de

2011 en el que se centra uno de los artiacuteculos que forman parte de esta tesis movioacute

el eje terrestre cerca de 17 centiacutemetros en direccioacuten 133 grados longitud este (se-

guacuten un estudio del Jet Propulsion Laboratory de la NASA) Esta materializacioacuten se

realizaba con observaciones astronoacutemicas lo que dio lugar al establecimiento de tres

polos diferentes

- Polo CIO desde 1899 la International Latitude Service (ILS) utilizando

observaciones astronoacutemicas sobre cinco estaciones en un mismo paralelo

llegoacute a la definicioacuten del polo CIO (Convencional International Origen) de-

finido como la posicioacuten media del polo entre 1900 y 1905 de manera que

se obtuvieron determinaciones precisas de los largos periacuteodos del movi-

miento del polo La precisioacuten de estas determinaciones se cifroacute en 3 me-

tros

- Polo BIH (Bureau International de lrsquoHeure) Proporcionoacute estimaciones

maacutes frecuentes (medias de 5 diacuteas) y precisiones de 1 metro en la determi-

nacioacuten del movimiento del polo

- Polo IPMS Cada vez con maacutes frecuencia se empezoacute a necesitar los mo-

vimientos de corto periodo del polo para aplicaciones geodeacutesicas y astro-

noacutemicas por lo que el ILS se reorganizoacute en 1962 en el Internacional Polar

Motion Service (IPMS) asiacute surge el polo IPMS generado a partir de deter-

minaciones de latitud astronoacutemica en 80 estaciones y con precisioacuten de un

metro en la determinacioacuten del movimiento del polo

La irrupcioacuten de las teacutecnicas espaciales supuso un gran avance asiacute en 1984 la BIH establecioacute un nuevo sistema de referencia terrestre basado en las coordenadas car-

tesianas geoceacutentricas de las estaciones fundamentales donde se habiacutean aplicado

3 Introduccioacuten

44

teacutecnicas espaciales este nuevo sistema coincide con el polo CIO astronoacutemico si se

tienen en cuenta las precisiones en la determinacioacuten del CIO lo cual permite dar

continuidad a las coordenadas determinadas antiguamente

Finalmente en 1987 se creoacute la Internacional Earth Rotacion Service (IERS) reem-

plazando a la BIH y a la IPMS para entre otras cosas monitorizar el movimiento

del polo basaacutendose en teacutecnicas espaciales de forma continua con lo que el polo BIH

determinado en 1984 pasoacute a llamarse polo IERS Desde abril de 2003 el nombre fue

cambiado al de Internacional Earth Rotation and Reference Systems Service

(IERS) proporcionando las coordenadas instantaacuteneas del polo para cada diacutea referi-

das al polo IERS cuyo eje X seraacute el meridiano de Greenwich convencional y el eje

Y estaacute situado hacia el Oeste (direccioacuten de su sentido positivo) formando 90 grados


Uno de los sistemas geodeacutesicos de referencia globales es el Sistema de Referencia

Terrestre Internacional (International Terrestrial Reference System ITRS) que

constituye un conjunto de prescripciones y convenios necesarios para definir origen

escala orientacioacuten y tiempo de evolucioacuten de un sistema convencional de referencia

terrestre Es un sistema de referencia ideal definido por la Resolucioacuten Nordm 2 de la

IUGG adoptada en Viena en 1991

El ITRS se define como

- Geoceacutentrico fijado al centro de masas de la Tierra definida eacutesta como la

masa de toda la Tierra incluida la de los oceacuteanos y la de la atmoacutesfera

- La unidad de longitud es el metro del sistema internacional (SI) la escala

estaacute entendida en el contexto de la teoriacutea relativista de la gravitacioacuten

- La orientacioacuten de los ejes estaacute dada por la orientacioacuten inicial del BIH (Bu-reau Internacional de lrsquoHeure) dada en 1984

- La evolucioacuten temporal de la orientacioacuten no crea residuo de la rotacioacuten glo-

bal respecto a la corteza terrestre

- Los meacutetodos de observacioacuten son VLBI SLR GPS DORIS PRARE

- El elipsoide de referencia es el GRS80

La orientacioacuten de los ejes en el ITRS estaacuten definidos seguacuten se muestra en la Figura

315 como

- El eje Z es el establecido por la orientacioacuten media del eje polar en el pe-

riodo 1900-1905 llamado Polo Terrestre Convencional (CTP) u Origen

Internacional Convencional (CIO) En el vocabulario de la IERS se deno-

mina ldquoIERS Reference Polerdquo (IRP)

- El eje X es el vector de origen el geocentro y que pasa por la interseccioacuten

del plano ecuatorial con el plano meridiano de Greenwich 1984 este uacutelti-

mo es denominado en la nomenclatura del IERS como ldquoIERS Reference Meridianrdquo (IRM)

3 Introduccioacuten

45

- El eje Y corresponde al respectivo eje perteneciente a un sistema dextroacutegi-

ro

Figura 315 Marco de referencia ECEF

3222 El marco de referencia internacional terrestre ITRF4

Para conseguir una realizacioacuten praacutectica de un marco geodeacutesico global de referencia

se tienen que establecer una serie de puntos con un conjunto de coordenadas El

marco de referencia terrestre Internacional (ITRF) es seguacuten el IERS la materializa-

cioacuten del ITRS definido por un conjunto de puntos fiacutesicamente establecidos con sus

coordenadas cartesianas tridimensionales geoceacutentricas o geograacuteficas y sus veloci-

dades junto con la matriz varianza covarianza de su solucioacuten En la Figura 316 se

muestra la paacutegina web del ITRF Se trata de un sistema de referencia ideal definido

por la Resolucioacuten Nordm 2 de la IUGG adoptada en Viena en 1991

Es un marco tridimensional geoceacutentrico adaptado a la Tierra y gira con eacutesta su

origen estaacute centrado con respecto al centro de masas incluido oceacuteanos y atmosfera

con una precisioacuten del orden del centiacutemetro su orientacioacuten es ecuatorial es decir el

eje Z es paralelo al Polo

La orientacioacuten de sus ejes tal como establecioacute la BIH en 1984 es

- Eje Z Polo medio determinado por la IERS y llamado IERS Reference Po-

le (IRP) o Convencional Terrestrial Pole (CTP)

- Eje X Meridiano de Greenwich Convencional determinado por la IERS y

llamado IERS Reference Meridian (IRM) o Greenwich Mean Origin

(GMO)

4 httpitrfensgignfr

3 Introduccioacuten

46

- Eje Y Formando una tripleta dextroacutegira con los ejes anteriores sobre el

plano del ecuador convencional

Figura 316 Web del ITRF

El marco estaacute formado por coordenadas cartesianas y velocidades de una serie de

estaciones equipadas con teacutecnicas de observacioacuten espacial (VLBI SLR LLR GPS

desde 1991 y DORIS desde 1994) en la Figura 317 se pueden ver las estaciones

para el ITRF2005 La teacutecnica VLBI posee el mayor peso en la definicioacuten de la

orientacioacuten Estas coordenadas definen impliacutecitamente el origen la escala y la

orientacioacuten de los ejes coordenados X Y Z del sistema de referencia Para expre-

sar las posiciones de las coordenadas geodeacutesicas se utiliza el elipsoide GRS80

geoceacutentrico

3 Introduccioacuten

47

Figura 317 Mapa en el que se muestran las estaciones que forman el marco de referencia ITRF

2005 Cada forma y color corresponde a una teacutecnica espacial utilizada diferente International

Terrestrial Reference Frame

La conexioacuten entre las diferentes teacutecnicas de observacioacuten se realiza en aquellas esta-

ciones que posean dos o maacutes teacutecnicas de observacioacuten y sea posible la determinacioacuten

precisa (plusmn4-5 mm de error) de los incrementos de coordenadas X Y Z entre los

instrumentos de medida (receptores GPS o DORIS telescopios y radiotelescopios)

utilizando mediciones topograacuteficas o con GPS

Las actualizaciones de la ITRF incluyen ITRF89 ITRF90 ITRF91 ITRF92

ITRF93 ITRF94 ITRF95 ITRF96 ITRF97 ITRF2000 ITRF2005 y ITRF2008

estaacute preparaacutendose ITRF2013 Las sucesivas versiones de ITRF representan mejor

las cantidades y calidades de las observaciones hay mejoras en los algoritmos de

procesamiento y presentan mejores modelos de los movimientos (o velocidades) de

las placas tectoacutenicas

El ITRF se nombra ITRFyy y eacutepoca to donde yy indica el uacuteltimo antildeo cuyos datos se

usaron en la formacioacuten del ITRF y to es el instante o eacutepoca de la que se refieren los

paraacutemetros asiacute el ITRF97 fue publicado en 1999 con los datos disponibles en 1997

Esto es necesario ya que todos los puntos de la corteza terrestre se asientan sobre

placas tectoacutenicas que sufren movimientos constantes

La transformacioacuten rigurosa entre dos sistemas terrestres arbitrarios como el ITRFyy

eacutepoca to y el ITRFzz eacutepoca t se designa simboacutelicamente por

ITRFyy(to) -gt ITRFzz(t)

3 Introduccioacuten

48

La relacioacuten entre dos marcos de referencia viene dada por una transformacioacuten de 7

paraacutemetros (3 Traslaciones 3 Rotaciones y un cambio de escala D) maacutes otras siete

de sus variaciones temporales primeras derivadas respecto al tiempo

Z

Y

X

DRR

RDR

RRD

T

T

T

Z

Y

X

Zs

Ys

Xs

12

13

23

3

2

1

X Y Z son las coordenadas en el marco origen

XS YS ZS son las coordenadas a obtener en el marco destino

Por ejemplo entre ITRF92 e ITRF 2000 para la eacutepoca 19880

0012

13

23

3

2

1

0092 ITRFITRFITRFZ

Y

X

DRR

RDR

RRD

T

T

T

Z

Y

X

Zs

Ys

Xs

Para un paraacutemetro dado P su valor en una eacutepoca t se obtiene a partir de la ecua-

cioacuten P (t) = P (t0) +P (t-t0)

En estos marcos de referencia la posicioacuten de un punto y su evolucioacuten sobre la su-

perficie terrestre se expresan de la siguiente manera

X (t) = X0 + V0 (t-t0) + sum i Xi (t)

X (t) = X (t0) + (t - t0) VX

Y (t) = Y (t0) + (t - t0) VY

Z (t) = Z (t0) + (t - t0) VZ

Donde t0 es la eacutepoca de definicioacuten del marco de referencia V es la velocidad del

punto debida a los movimientos tectoacutenicos y el sumatorio final son los efectos va-

riables en el tiempo que modifican la posicioacuten del punto por ejemplo los efectos de

mareas terrestres carga oceaacutenica etc

ITRF es el Sistema de Coordenadas establecido por el IERS (International Earth

Rotation Service) De este modo el IGS (International GNSS Service) difunde las

efemeacuterides precisas expresadas en este marco de referencia Pero en el marco del

IGS aunque se apoya en el ITRF las coordenadas han sido soacutelo obtenidas a partir

de estaciones GNSS (no se incluyen observables de SLR VLVI o DORIS) por eso

al marco ITRF donde el IGS da las coordenadas se le llama IGS08 o IGb08 el ter-

mino b es una correccioacuten o actualizacioacuten del IGS concreto

3 Introduccioacuten

49

El establecimiento de un marco de referencia de precisioacuten no es tarea sencilla ya

que la Tierra sufre deformaciones debido a su caraacutecter elaacutestico y las precisiones de

las observaciones son cada vez mayores por lo que las observaciones deben ser

corregidas por los efectos de

- Mareas terrestres

- Carga atmosfeacuterica y oceaacutenica

- Tectoacutenica de placas El movimiento de la corteza terrestre causado por la

tectoacutenica de placas produce el desplazamiento de los puntos de las redes

geodeacutesicas en el tiempo generando distorsiones (ver Figura 318) Actual-

mente es posible determinar la magnitud empleando modelos globales de

placas tectoacutenicas Las placas se desplazan de 25 a 5 cm antildeo El modelo uti-

lizado hasta el ITRF2005 es el NNR-NUVEL-1A basado en que no exis-

ten rotaciones sobre el Manto de las placas tectoacutenicas y por tanto la suma

de las velocidades de las placas sobre toda la Tierra es cero Para el

ITRF2008 se utiliza un modelo basado en las propias velocidades de las es-

taciones ITRF observadas con teacutecnicas espaciales el APKIM2005 (las ve-

locidades presentan tambieacuten error ya que se obtienen a partir de caacutelculos)

- Movimientos locales y regionales Un ejemplo seriacutea el rebote postglacial de

Escandinavia Por tanto el ITRF es un marco dinaacutemico que cambia de

acuerdo a las variaciones temporales de las coordenadas y velocidades de-

bido a los efectos anteriores (Martiacuten Furones 2011)

Figura 318 Vectores de velocidad de las placas

3 Introduccioacuten

50

3223 Marco de referencia GNSS Materializacioacuten del ITRS IGSyy

La determinacioacuten de coordenadas a partir de observaciones GNSS debe producirse

en un marco que permita establecer una relacioacuten directa con las coordenadas y mar-

cos terrestres y en el caso de GNSS se utilizan los sistemas y marcos ITRS e ITRF

IGS es la realizacioacuten del ITRS es el marco IGS (Internacional GNSS Service)

(Ray et al 2004 y Benciolini et al 2008) y su singularizacioacuten IGS e IGb Este

marco de referencia ha sido el maacutes utilizado como se veraacute maacutes adelante en los

estudios realizados

IGS es un organismo compuesto por maacutes de 200 agencias de todo el mundo que

comparten recursos y datos de estaciones GPS o GLONASS permanentes de todo el

mundo con el fin de generar productos GNSS de alta precisioacuten

El ITRF incluye observaciones GPS (Global Positioning System) SLR (Satellite

Laser Ranging) VLBI (Very Long Baseline Interferometry) y DORIS (Doppler

Orbit determination and Radiopositioning Integrated on Satellite) Pero esta red de

estaciones no es muy homogeacutenea a nivel mundial y el IGS soacutelo selecciona estacio-

nes GPS y como no todas las estaciones GPS incluidas en el ITRF tienen una pre-

cisioacuten homogeacutenea selecciona aquellas que satisfacen ciertos criterios de calidad y

las utiliza como marco de referencia en el caacutelculo de sus productos finales (oacuterbitas

satelitales correcciones a los relojes de los sateacutelites paraacutemetros de orientacioacuten

terrestre etc) Las estaciones elegidas cuentan uacutenicamente con la teacutecnica espacial

GPS o GLONASS es por esto que si se utilizan uacutenicamente las observaciones de

estas estaciones se puede formar un marco (el marco IGS) de referencia que seraacute

maacutes consistente que el ITRF ya que no utiliza ni mezcla observaciones de otras

teacutecnicas espaciales con esto no se quiere decir que sea un marco maacutes preciso que el

marco ITRF

Esta red que se muestra en la Figura 319 conformada por las estaciones de refe-

rencia seleccionadas por el IGS cerca de 400 no presenta traslaciones ni transfor-

maciones ni cambio de escala con respecto al ITRF por ello nominalmente el

marco de referencia del IGS y el ITRF son iguales El 17 de abril de 2011 (semana

GPS 1632) el servicio internacional de GNSS (IGS) dejoacute de usar el marco de refe-

rencia de IGS05 y adoptoacute uno nuevo llamado IGS08 el cual se entiende equivalen-

te al ITRF2008

3 Introduccioacuten

51

Figura 319 Mapa en el que se muestran las estaciones que forman el marco de referencia IGS

International GNSS Service

El IGS anuncioacute en octubre del 2012 (semana 1709) la introduccioacuten de una versioacuten

actualizada del Marco de Referencia IGS08 la cual se denomina IGb08 Esta actua-

lizacioacuten se debe a que muchas de las estaciones contenidas en el IGS08 han sufrido

discontinuidades posteriores a la eacutepoca 20095 lo que las hace inutilizables como

puntos fiduciales en el ajuste de marcos de referencia Las regiones maacutes afectadas

son Ameacuterica del Sur Aacutefrica y el Este de Asia El IGb08 se utiliza para reemplazar

el IGS08 a partir del 7 de octubre de 2012 semana GPS 1709

Las diferencias entre el ITRF y el IGS en la misma eacutepoca apenas es de alguacuten miliacute-

metro por ello a todos los efectos se consideran similares

Una de las principales diferencias entre los marcos IGS05 e IGSb00 o entre IGS05

e ITRF05 (en sus veacutertices GPS) radica en un refinamiento en la estrategia de caacutelcu-

lo para las coordenadas para obtener una gran precisioacuten de las coordenadas de un

punto GPS es necesario conocer exactamente la posicioacuten del centro de fase tanto del

sateacutelite como de la antena receptora La posicioacuten para la antena receptora se des-

compone en dos partes un sesgo entre el centro de fase y el punto de referencia de

la antena y una variacioacuten respecto a este sesgo ya que el centro de fase no es algo

fijo sino que depende de la elevacioacuten acimut y la intensidad de la sentildeal de los sateacute-

lites

Normalmente los fabricantes dan las coordenadas (3D) del sesgo del centro de fase

respecto al punto de referencia de la antena (normalmente la interseccioacuten de la ver-

tical mecaacutenica con la parte baja de la antena) y se considera que las variaciones a

este sesgo son despreciables por lo que se fijan a cero a este esquema se le deno-

mina correcciones relativas del centro de fase de la antena Actualmente tanto los

3 Introduccioacuten

52

sesgos como las variaciones se pueden modelar (Seeber 2003) para los diferentes

tipos de antena existentes en el mercado esta modelizacioacuten dependeraacute de la eleva-

cioacuten y acimut de los sateacutelites de los que recibe sentildeal El resultado final seraacute una

mejora en la precisioacuten de las coordenadas determinadas en estas estaciones a este

esquema se le denomina correcciones absolutas del centro de fase de la antena Este

efecto afecta sobre todo a la determinacioacuten de la escala del marco IGS Asiacute el mar-

co ITRF2005 no es consistente con las calibraciones absolutas de antena GPS

Los usuarios GNSS que utilicen productos IGS (oacuterbitas paraacutemetros de rotacioacuten de

la Tierra etc) en sus caacutelculos estaraacuten obteniendo las coordenadas finales de sus

estaciones en el marco IGS (actualmente en el IGS08) por lo tanto seraacute el marco

especiacutefico para usuarios GPS

3224 Sistemas geodeacutesicos de referencia locales ETRS 89 datum europeo

Los sistemas de referencia locales o fijos a la Tierra se utilizan para determinar

coordenadas de puntos sobre la superficie terrestre o en sus proximidades Por tan-

to al igual que la Tierra estaacuten en continua rotacioacuten En este tipo de sistemas de

referencia no se cumplen las ecuaciones del movimiento de Newton al aparecer

aceleraciones rotacionales (centriacutefuga y de Coriolis) Reciben por ello el nombre de

sistemas no inerciales

Figura 320 Desplazamiento del centro de masas de un sistema de referencia local

3 Introduccioacuten

53

Estos sistemas pueden ser faacutecilmente relacionados con el campo gravitatorio De

esta forma permiten establecer sistemas de coordenadas intuitivos en los que se

describen los movimientos tal y como se producen ante nuestros ojos Estos siste-

mas asignan dos coordenadas para los desplazamientos planimeacutetricos sobre la su-

perficie terrestre y una tercera para definir la separacioacuten respecto a eacutesta

Un sistema geodeacutesico de referencia local estaacute determinado por un datum geodeacutesico

conjunto de paraacutemetros que definen la posicioacuten de un elipsoide respecto a la Tierra

Ademaacutes se define un punto fundamental en el cual se determinan paraacutemetros como

la orientacioacuten y el origen de coordenadas Los sistemas geodeacutesicos de referencia

locales son sistemas cuasi-geoceacutentricos es decir poseen una considerable desvia-

cioacuten con respecto al centro de masas de la Tierra o geocentro como se puede ver en

la Figura 320 (∆X ne ∆Y ne∆Z ne 0) y estaacuten asociados a un elipsoide de referencia

cuyo objetivo es ajustar el geoide a una zona determinada del globo

Un punto fundamental debe contar con Coordenadas astronoacutemicas (Φ Λ) coorde-

nadas geodeacutesicas (φ λ) altura ortomeacutetrica (H) azimut hacia otro veacutertice (astronoacute-

mico y geodeacutesico) componente meridiana (ξ) primer vertical (η) y ondulacioacuten del

geoide (N) nula

Dicho de otra forma El sistema local queda definido por siete paraacutemetros (o mejor

dicho 6 maacutes una condicioacuten) valores para a y f (geometriacutea del elipsoide) valores de

las desviaciones de la vertical (ξ η) y de la ondulacioacuten del geoide (distancia entre el

elipsoide de referencia y el geoide) con estos tres paraacutemetros se obtiene la orienta-

cioacuten del elipsoide el acimut geodeacutesico de una liacutenea y como condicioacuten que el semi-

eje menor del elipsoide y el eje medio de rotacioacuten terrestre sean paralelos Ademaacutes

se intenta que el elipsoide se ajuste lo maacuteximo posible a la zona a cartografiar (ver

Figura 320) de manera que la reduccioacuten de observaciones sea lo maacutes sencilla

posible

Los sistemas geodeacutesicos de referencia locales estaacuten relacionados a coordenadas

bidimensionales ya sean estas geodeacutesicas curviliacuteneas (φ λ) o planas (x y) La

altura (H) se determina mediante un sistema de referencia vertical el cual es inde-

pendiente del sistema bidimensional Las precisiones alcanzables por la materiali-

zacioacuten de un sistema local de primer orden corresponden a 10 ppm Sin embargo la

zona de efectividad de este nivel de precisioacuten estaraacute limitada por la relacioacuten geomeacute-

trica que exista entre el elipsoide y el geoide pudiendo alcanzar errores relativos a

decenas de metros en aacutereas bastante alejadas del punto fundamental (Fuentes

2006)

EUREF (European Reference Frame) es la subcomisioacuten de la IAG creada en 1987

que se encarga de la definicioacuten realizacioacuten y materializacioacuten del sistema de refe-

rencia europeo ETRS y del sistema de referencia vertical europeo EVRS Para el mantenimiento del ETRS se creoacute una red de estaciones permanentes EPN que con-

tribuyen al mantenimiento del ETRS y se muestra en la Figura 321

3 Introduccioacuten

54

Figura 321 Red EUREF

Dado que sobre la parte estable de Europa la precisioacuten de las posiciones individua-

les se encontraba ya en algunos pocos centiacutemetros en X Y y Z en 1989 se decidioacute

que las coordenadas ITRF89 de las 36 estaciones europeas definieran el Marco de

Referencia Terrestre Europeo (ETRF89) el cual rota con la parte estable de la placa

euroasiaacutetica y es coincidente con el ITRF en la eacutepoca 19890 Esto quiere decir que

al ajustar el marco a los movimientos de la placa las coordenadas de las estaciones

que forman el marco seraacuten siempre iguales (al margen de posibles movimientos

producidos por causas locales) A cada determinacioacuten ITRF(antildeo) le corresponde

una ETRF89(antildeo) o simplemente ETRF(antildeo)

El ETRS89 es el marco de referencia tridimensional europeo basado en una red de

estaciones GPS EUREF En el disentildeo de este marco de referencia europeo los as-

pectos que se tuvieron en cuenta fueron

- Establecer un marco de referencia geoceacutentrico cara cualquier proyecto de ingenieriacutea o geodinaacutemico en Europa

3 Introduccioacuten

55

- Constituir una referencia de precisioacuten para geodesia y navegacioacuten en Euro-

pa

- Eliminar los datums locales en Europa de manera que constituyese un mar-

co de referencia moderno que los diferentes servicios cartograacuteficos nacio-

nales adoptasen

Estaacute definido con una precisioacuten de 1 cm Este sistema de referencia geodeacutesico estaacute

ligado a la placa estable de la placa continental europea El ETRS se desplaza res-

pecto a los ITRS globales pero su relacioacuten es conocida y sus coordenadas se pue-

den trasladar a un ITRS sin peacuterdida de precisioacuten (ETRS89 Boucher and Altamimi)

Este sistema geodeacutesico de referencia lleva asociado entre otros paraacutemetros un

elipsoide de referencia que es el GRS80 completamente equivalente a nivel usuario

con el WGS84

Los primeros caacutelculos de ETRF89 son ideacutenticos a ITRF89 Comparando estos

caacutelculos con resultados ITRFyy encontramos que la plataforma continental Euro-

pea (a excepcioacuten de Grecia y Turquiacutea) se mueve uniformemente a una velocidad de

2-3 cm por antildeo con respecto al ITRS como se puede ver en la Figura 322

Figura 322 Desplazamiento de la plataforma continental Europea de ETRF en comparacioacuten con

ITRF (httpwwwignbeFRFR2-1-5-1-3shtm)

La trasposicioacuten de los avances en marcos de referencia a la legislacioacuten espantildeola se

materializa mediante el Real Decreto 10712007 de 27 de julio por el que se regula

el sistema geodeacutesico de referencia oficial en Espantildea

- El sistema de referencia ETRS89 (European Terrestrial Reference System

1989) Sistema de Referencia Terrestre Europeo 1989 ligado a la parte es-

3 Introduccioacuten

56

table de la placa continental europea es consistente con los modernos sis-

temas de navegacioacuten por sateacutelite GPS GLONASS y el europeo GALILEO

Su origen se remonta a la resolucioacuten de 1990 adoptada por EUREF (Sub-

comisioacuten de la Asociacioacuten Internacional de Geodesia AIG para el Marco

de Referencia Europeo) y trasladada a la Comisioacuten Europea en 1999 por lo

que estaacute siendo adoptado sucesivamente por todos los paiacuteses europeos

- El objeto de este real decreto es la adopcioacuten en Espantildea del sistema de refe-

rencia geodeacutesico global ETRS89 sustituyendo al sistema geodeacutesico de re-

ferencia regional ED50

Actualmente la IERS pretende actualizar el marco de referencia aproximadamente

cada cinco antildeos esto puede producir saltos en las coordenadas de las estaciones y

discontinuidades que pueden llevar a cierto grado de confusioacuten (por ejemplo se ha

constatado un salto en el eje Z entre ITRF2000 e ITRF2005 de 18 mmantildeo debido

entre otras cosas a la incertidumbre de las medidas SLR en la determinacioacuten del

geocentro terrestre evidentemente estos saltos pasaraacuten a la definicioacuten ETRF del antildeo

correspondiente Este salto u offset se ha introducido en la correspondiente solucioacuten

ETRF rompiendo con el caraacutecter teoacuterico de ldquocoordenadas constantesrdquo del marco

europeo Para evitar que esto vuelva a suceder dado que estos saltos son inherentes

del propio proceso de generacioacuten y caacutelculo de los sucesivos marcos ITRF se reco-

mienda no utilizar el ETRF2005 (ni siquiera se ha creado) sino que se debe adoptar

el ETRF2000 como marco de referencia convencional definitivo (es decir se ldquocon-

gelardquo el marco ETRF89 al ETRF2000) de todas formas para poder aprovechar las

precisiones del marco ITRF2005 se recomienda que todas las estaciones europeas

que posean solucioacuten en el marco ITRF2005 se expresen en el marco ETRF2000

llamando a estas coordenadas ETRF2000(R05) Esta decisioacuten se adoptoacute ademaacutes

para armonizar las futuras realizaciones del sistema ETRS89 estableciendo asiacute un

uacutenico marco de forma convencional comuacuten para toda Europa El marco de referen-

cia se ha ido densificando poco a poco sobre todo gracias a las determinaciones

GPS En 1990 se antildeadieron 30 estaciones maacutes a las originales desde entonces se

han ido introduciendo estaciones sobre todo en Europa del Este Actualmente cerca

de 90 forman la red EUREF permanente (ver Figura 321)

Transformacioacuten entre ITRS-ETRS89

La transformacioacuten entre ITRS y ETRS89 se desarrolla por el EUREF TWC y se

compone de tres pasos

- Estimacioacuten de coordenadas en el ITRF actual en la eacutepoca actual t

- Transformacioacuten de ITRF a ETRF en la eacutepoca actual

- Propagacioacuten de las coordenadas en tiempo en el ETRF

En cuanto a la segunda etapa hay que sentildealar que hasta el ITRF 2000 el EUREF

recomienda transformar ITRS a ETRS89 soacutelo en las mismas versiones (de

ITRF2000 y ETRF2000 etc) sin embargo en el caso de ITRF2005 se recomienda

3 Introduccioacuten

57

no utilizar el uacuteltimo ejercicio ETRF205 sino maacutes bien adoptar la ETRF2000 como

un marco convencional del sistema de ETR89 (Boucher and Altamimi)

EUREF Permanent Network (EPN) httpepncbomabe

EUEF perteneciente a la IAG es el Marco de Referencia para EUROPA y realiza y

mantiene los ETRS Sistema Europeo de Referencia El instrumento de EUREF es la

red de estaciones Permanente EPN que cubre Europa con 223 estaciones GNSS

(ver Figura 321)

Proyecto EUVN (European Vertical Reference Network)

La Red Vertical Europea GPS de Referencia (EUVN) disentildeada para la unificacioacuten

de los diferentes sistemas de altitudes en Europa se observoacute en mayo de 1997 y sus

resultados se presentaron en junio de 1998 Incluye 195 puntos distribuidos por toda

Europa 79 puntos EUREF 53 puntos nodales de las redes de nivelacioacuten del este y

oeste de Europa y 63 mareoacutegrafos En Espantildea existen 8 estaciones EUVN (Alican-

te Almeriacutea Barcelona Casetas La Coruntildea Palma Puertollano y Santander) Cada

una de ellas posee un conjunto de coordenadas tridimensionales X Y Z latitud

longitud altitud elipsoidal y altitud fiacutesica derivada de medidas de nivelacioacuten y gra-

vedad con respecto a UELN yo los sistemas nacionales de altitudes El proyecto

EUVN contribuye a la realizacioacuten de un datum Europeo Vertical y a conectar los

diferentes niveles del mar de los diferentes paiacuteses europeos con respecto al PSMSL

(Servicio Permanente del Nivel Medio del Mar) asiacute como a la determinacioacuten de un

sistema global absoluto de altitudes

3225 Sistemas de referencia geodeacutesicos globales GRS80 y WGS84

El Geodetic Reference System 1980 (GRS80) adoptado por la IUGG (International

Union of Geodesy and Geophysics) por su asamblea general de Camberra en 1979

pertenece a este grupo Este sistema reemplaza al GRS67 por no representar ade-

cuadamente el tamantildeo forma y el campo gravitatorio con precisioacuten suficiente para

la mayoriacutea de aplicaciones geodeacutesicas geofiacutesicas astronoacutemicas e hidrograacuteficas Los

principales paraacutemetros del sistema se muestran en la Tabla 32

El paraacutemetro a se ha obtenido a partir de medidas SLR y Doppler el coeficiente del

potencial gravitatorio J2 se ha obtenido a partir de perturbaciones en la oacuterbita de

sateacutelites la constante gravitacional GM ha sido obtenida a partir de SLR LLR y

pruebas espaciales y ω = 729311510-11 rdsg se ha obtenido a partir de medidas

astronoacutemicas

La orientacioacuten del eje Z seraacute la definida por el polo CIO como eje X el meridiano

0 definido por la BIH y el eje Y formando la tripleta dextroacutegira

3 Introduccioacuten

58

Paraacutemetro Abreviacioacuten Valor

Radio ecuatorial de la Tierra Semieje

mayor

a 6378137 m

Aplanamiento f 1298257222101

Primera excentricidad e 0081819191043

Segunda excentricidad eacute 00820944379496

Constante gravitacional geoceacutentrica GM 3986005 10-8

m3s

-2

Factor dinaacutemico J2 10826310-8

ω 729311510-11

rds

Tabla 32 Principales paraacutemetros del sistema Geodetic Reference System 1980 (GRS80)

Este sistema sigue en vigor y no se ha actualizado en su definicioacuten ya que se debe

tener en cuenta que por debajo del metro en la diferencia de paraacutemetros no existe

una diferencia praacutectica en la determinacioacuten de coordenadas Asiacute las mejoras del

mismo se consideran avances cientiacuteficos pero el estaacutendar (GRS80) no se debe cam-

biar

Cuando la informacioacuten sobre el datum se obtiene a partir de posiciones dentro de la

oacuterbita de los sateacutelites (determinacioacuten dinaacutemica del sistema) los coeficientes del

potencial gravitatorio (J2) asiacute como algunas constantes (ω velocidad de la luz

constante gravitatoria geoceacutentrica) forman parte de la definicioacuten del datum ya que

se calculan todas juntas

Un ejemplo de eacuteste uacuteltimo grupo es el World Geodetic System 1984 (WGS84) utili-

zado por la teacutecnica GPS y obtenido exclusivamente a partir de los datos de la cons-

telacioacuten de sateacutelites GPS

World Geodetic System es un sistema de referencia terrestre convencional desa-

rrollado por el servicio geograacutefico de la armada de los EEUU (DMA-Defense Map-

ping Agency Posteriormente NIMA) El sistema de coordenadas cartesianas tridi-

mensional GPS es un marco de referencia terrestre centrado en la Tierra ECEF y

fijo a ella (Earth Centered Earth Fixed)

El WGS-84 se realizoacute a partir de un conjunto de maacutes de 1500 posiciones terrestres

cuyas coordenadas se derivaron de observaciones Doppler Posteriormente se reali-

zan refinamientos del sistema Actualmente el utilizado es el marco WGS84

(G1150) que fue introducido en 2002 y que estaacute de acuerdo con ITRF2000 a nivel

de centiacutemetro

El marco de referencia WGS lo constituyen los sateacutelites y sus efemeacuterides transmiti-

das no existe un marco en Tierra por esos se realizan sucesivas aproximaciones o

refinamiento al ITRF de manera que sus coordenadas absolutas apenas difieran

3 Introduccioacuten

59

Las caracteriacutesticas de WGS84 se muestran en la figura 323 y son

- Su origen es coincidente (2 m) con el centro de masas de la Tierra inclui-

dos oceacuteanos y mares

- El eje Z estaacute en direccioacuten del Polo terrestre Convencional del BIH eacutepoca

1984

- Eje X es la interseccioacuten del plano del meridiano de referencia meridiano

cero Greenwichcon el ecuador

- Eje Y completa el sistema ortogonal dextrorsum

Figura 323 Caracteriacutesticas geomeacutetricas de WGS84

Las funciones derivadas para el elipsoide de referencia WGS84 se muestran en la

Tabla 33

Elipsoide de referencia WGS84

Nombre Constantes y Magnitudes

a semieje mayor 6378137 m precision 2 m

b semieje menor 635675231424518

e Excentricidad 008181919084

F aplanamiento

1298257223563

We velocidad rotacion Tierra 72921151467 10-5

rads

cte gravitacional GM 3986004418108 m

3s

2

Tabla 33 Constantes para el elipsoide WGS84

El WGS 84 utilizoacute originalmente el elipsoide GRS80 de referencia pero ha sido

objeto de algunas mejoras menores en posteriores ediciones desde su publicacioacuten

inicial La mayoriacutea de estas mejoras son importantes para los caacutelculos orbitales de

3 Introduccioacuten

60

alta precisioacuten para los sateacutelites pero tienen poco efecto praacutectico sobre los usos tiacutepi-

cos topograacuteficos Actualmente WGS 84 utiliza el geoide EGM96 (modelo gravita-

cional de la Tierra 1996) revisado en 2004 Este geoide define la superficie del

nivel del mar nominal por medio de una serie de armoacutenicos esfeacutericos de grado 360

que proporciona unos 100 km de resolucioacuten horizontal

De acuerdo con el IERSITRS las versiones maacutes actuales del sistema WGS84

(G730 G873 y G1150) y las del sistema ITRS (ITRFyy) se pueden considerar ideacuten-

ticas al nivel de los 10 cm Por tanto para relacionar el ETRS89 y el WGS84 consi-

deraremos la equivalencia entre el ETRS89 y el ITRS

La diferencia entre GRS80 y WGS84 es despreciable

323 Teacutecnicas maacutes utilizadas

Varias son las teacutecnicas que se utilizan para el estudio de los desplazamientos de la

corteza terrestre las maacutes utilizadas se explican brevemente en este apartado En la

Figura 324 se muestra un esquema resumen de las teacutecnicas maacutes habituales

Figura 324 Esquema de las teacutecnicas maacutes utilizadas para el estudio de los desplazamientos de la

corteza terrestre

En todos los casos analizados en esta tesis se ha tratado de determinar los despla-

zamientos permanentes producidos por diferentes fenoacutemenos geodinaacutemicos terre-

motos movimiento general de las placas tectoacutenicas movimiento de fallas subsi-

dencia del terreno y vulcanismo Para lograr este fin se ha utilizado el posiciona-

miento relativo GNSS con medidas de fase Se ha empleado esta metodo-logiacutea por

ser la que ofrece mayores precisiones en la deteccioacuten de desplazamientos perman-

tentes que son los que buscamos

3 Introduccioacuten

61

En el caso de que se tratara de detectar desplazamientos no permanentes producidos

en cortos periodos de tiempo como es el caso de los terremotos la teacutecnica maacutes

adecuada seriacutea el posicionamiento por punto preciso (PPP) como se puede ver en la

figura 325

Figura 325 Posiciones calculadas mediante PPP del terremoto de Lorca del 11 de mayo de 2011

de magnitud Mw 51 (164740 GPST)

Del mismo modo si analizaacuteramos una

zona en la que no existe infraestructura

de estaciones permanentes GNSS o

bien por cualquier motivo no se pueden

realizar campantildeas perioacutedicas de obser-

vaciones GNSS la metodologiacutea maacutes

adecuada seriacutea la utilizacioacuten del radar de

apertura sinteacutetica interferomeacutetrico (in-

SAR) Un ejemplo de lo indicado se

muestra en la figura 326

Figura 326 Deformaciones co-siacutesmicas

otbenidas mediante inSAR del terremoto de

Lorca del 11 de mayo de 2011 Institut

Geologravegic de Catalunya

3 Introduccioacuten

62

3231 GNSS posicionamiento relativo56

Se trata de la teacutecnica utilizada para llevar a cabo los estudios que se presentan en

esta tesis

El objetivo del posicionamiento relativo consiste en la determinacioacuten de las compo-

nentes del vector que une dos puntos A y B donde uno de ellos se establece como

fijo Las citadas componentes se determinaraacuten bien en incrementos de coordenadas

o en la determinacioacuten del azimut de la distancia relativa y la diferencia de altura

Este posicionamiento puede hacerse tanto con pseudodistancias como con medidas

de fase pero soacutelo se va a tratar el caso de medidas de fase

Este posicionamiento requiere observaciones simultaacuteneas de dos estaciones A y B y

dos sateacutelites j y k y dos eacutepocas o tiempos de observacioacuten y a partir de estas exi-

gencias se pueden crear diversas combinaciones lineales para eliminar o atenuar los

errores sistemaacuteticos propios de la observacioacuten de fase Este meacutetodo permite obtener

grandes precisiones puesto que elimina la mayoriacutea de los errores sistemaacuteticos y da

solucioacuten a una red estaacutetica para obtener las precisiones que habitualmente se requie-

ren Al vector AB se le llama liacutenea base

Las componentes del vector AB son

(

) (

)

32311 Simples diferencias de fase

Si se realiza una observacioacuten desde dos receptores A y B a un sateacutelite j en un mismo

instante como se muestra en la Figura 327 Las ecuaciones de la diferencia de fase

para los dos puntos son las siguientes

La ecuacioacuten de fase del receptor A sateacutelite j

(

) (

(( ) )

)

5 Hofmann-Wellenhof et al 2008 GNSS Global Navigation Satellite System

6 Berneacute et al 2013 GPS Fundamentos y aplicaciones en Geodesia y Topografiacutea

3 Introduccioacuten

63

Y la ecuacioacuten de fase receptor B sateacutelite j

(

) (

(( ) )

)

Figura 327 Simples diferencias entre receptores

Y la diferencia entre las dos ecuaciones

( )

( ) [

( ) ( )

]

( ( ) ( ))

De forma abreviada se puede poner como

( )

( )

Es la forma final de la ecuacioacuten en simples diferencias donde ha desaparecido el

teacutermino de desviacioacuten del reloj del sateacutelite Las incoacutegnitas de este modelo asiacute defi-

nido son la diferencia entre los estados de los relojes de los receptores la diferencia

de ambiguumledades las diferencias de distancias al sateacutelite desde los puntos A y B y

el estado atmosfeacuterico

Un caso anaacutelogo es la construccioacuten de las simples diferencias de observaciones simultaacutenea de dos sateacutelites i j desde un mismo punto o receptor A como se muestra

en la Figura 328 En este caso se elimina el estado del reloj del receptor pero per-

3 Introduccioacuten

64

manece la del estado del sateacutelite Algunos autores a esta expresioacuten la denominan

simples diferencias entre sateacutelites

Figura 328 Simples diferenciase entre sateacutelites

Las simples diferencias tambieacuten reducen errores orbitales y de refraccioacuten atmosfeacuteri-

ca en el caso que los receptores esteacuten a distancias cortas ya que los errores men-

cionados seraacuten muy proacuteximos y el valor diferencia seraacute muy pequentildeo

32312 Dobles diferencias de fase

El modelo de dobles diferencias requiere que eacutestas sean referidas a un sateacutelite co-

muacuten (sateacutelite de referencia)

Sean dos puntos A B y dos sateacutelites j k implicados como muestra la Figura 329

se pueden formar dos simples diferencias de acuerdo con la ecuacioacuten anterior con

esta combinacioacuten del meacutetodo de simples diferencias entre estaciones y sateacutelites se

eliminan los estados de los relojes tanto de receptor como de sateacutelite

( )

( )

( )

( )

3 Introduccioacuten

65

Luego la ecuacioacuten de diferencia de fases entre dos receptores y dos sateacutelites en el

mismo instante t vendraacute dada por

(

) (

) (

)

(

)

Figura 329 Dobles diferencias

Mediante el uso de esta expresioacuten se eliminan las desviaciones de los osciladores de

los receptores con respeto a la escala de tiempos GPS

Todaviacutea quedan como incoacutegnitas la ambiguumledad inicial en ambas estaciones N y

los errores atmosfeacutericos troposfera e ionosfera

32313 Triples diferencias de fase

Con objeto de eliminar la ambiguumledad Remondi sugirioacute substraer dos dobles dife-

rencias en dos eacutepocas infinitamente proacuteximas t1 y t2 llamada triples diferencias

como muestra la Figura 330

3 Introduccioacuten

66

Figura 330 Triples diferencias

Planteemos el modelo de acuerdo a las expresiones de dobles diferencias

En el instante t1

( )

( )

( ( ) ( )

) (

( )

( )

)

(

( )

( )

) (

( )

( )

)

En el instante t2

( )

( )

( ( ) ( )

) (

( )

( )

)

(

( )

( )

) (

( )

( )

)

3 Introduccioacuten

67

Es decir la triple diferencia vendraacute dada por

( ( )

( )

) ( ( )

( )

)

( ( )

( )

) (

( )

( )

)

Que de acuerdo a las expresiones anteriores se podraacute poner como

( ( )

( )

) ( ( )

( )

)

( ( )

( )

) (

( )

( )

)

Al ser dos instantes o eacutepocas tan proacuteximas se eliminan los teacuterminos de N pues son

praacutecticamente iguales y lo mismo ocurre con el efecto atmosfeacuterico pues no habraacute

habido cambios entre ambas observaciones

Por lo tanto la expresioacuten de triples diferencias queda soacutelo vinculada a los valores de

distancias ρ Con triples diferencias se calcula una distancia ρ y con este valor se

trabaja con dobles diferencias para obtener el nuacutemero N de ambiguumledades Si la

solucioacuten que se obtenga con dobles diferencias da un valor N fijo es la solucioacuten fija

dobles diferencias que es la deseada caso de no poder obtenerse dobles diferencias

con solucioacuten fija de N se resuelve con el mejor N posible y la solucioacuten es solucioacuten

flotante

flotante En la figura 28 se muestra un esquema del proceso de caacutelculo

3 Introduccioacuten

68

32314 Esquema de caacutelculo mediante programa comercial

Figura 331 Proceso de caacutelculo mediante programa comercial

3 Introduccioacuten

69

32315 Esquema de caacutelculo mediante programa cientiacutefico geodeacutesico de alta precisioacuten

Figura 331 Proceso de caacutelculo mediante programa cientiacutefico geodeacutesico de alta precisioacuten

3 Introduccioacuten

70

Para la realizacioacuten de todos los caacutelculos en la presente tesis se ha utilizado un pro-

grama cientiacutefico de procesamiento de datos GNSS

El uso de un programa cientiacutefico aporta precisioacuten a los caacutelculos en cuanto que es

capaz de introducir paraacutemetros que los programas comerciales no contemplan

Velocidades de las estaciones

Actualmente como ya se ha indicado las coordenadas de las estaciones de las redes

geodeacutesicas se publican con respecto a un marco de referencia y en una eacutepoca espe-

ciacutefica en el tiempo este hecho implica que las coordenadas para un punto con res-

pecto al marco de referencia son vaacutelidas solamente para la fecha o eacutepoca especi-

ficada Se puede afirmar por tanto que las coordenadas de una red en un marco y

eacutepoca definida son como ldquouna fotografiacuteardquo de dicha red La aplicacioacuten del efecto del

tiempo en el procesamiento de datos GPS se traduce en la obtencioacuten de oacuterdenes de

exactitud maacutes altos y una mejora en la consistencia con el marco de referencia

adoptado en especial para las zonas en donde intervienen en el procesamiento de

datos estaciones de referencia en diferentes placas tectoacutenicas o en las que existan

otro tipo de desplazamientos como vulcanismo sismicidad o subsidencia

Paraacutemetros de orientacioacuten de la Tierra Movimiento del polo

Los EOP (Earth Orientation Parameters) son paraacutemetros de orientacioacuten que permi-

ten relacionar el sistema terrestre medio con el sistema celeste medio Estos paraacute-

metros se estiman a partir de la combinacioacuten de soluciones de VLBI SLR DORIS

y GNSS posibles gracias a la presencia de estaciones que poseen mas de una de

estas teacutecnicas Son calculados por el IERS (International Earth Rotation And Refer-

ence Systems Service) El IGS (International GNSS Service) proporciona solucio-

nes de EOP como un servicio del IERS Uno de los paraacutemetros fundamentales del

Sistema de Referencia Terrestre Interna-cional esta dado por el eje de rotacioacuten te-

rrestre Eacuteste no se encuentra fijo en el espacio es por ello que sus movimientos

deben ser tenidos en cuenta a la hora de realizar caacutelculos GNSS de alta precisioacuten

Los movimientos del eje pueden ser descriptos como una superposicioacuten de varios

movimientos agrupados bajo los teacuterminos de Precesioacuten y Nutacioacuten Por otra parte

las variaciones del eje de rotacioacuten instantaacuteneo respecto del convencional se deno-

minan Movimiento del Polo A estos movimientos se agrega la rotacioacuten terrestre

propiamente dicha compuesta por una velocidad de rotacioacuten media y sus propias

irregularidades

Correcciones por cargas oceaacutenicas

La corteza presenta una respuesta elaacutestica frente a las variaciones de las mareas

oceaacutenicas Esta respuesta en de mayor magnitud para estaciones cercanas a los bor-

des continentales y de mucha menor influencia en las estaciones ubicadas en el

interior del continente

3 Introduccioacuten

71

Las cargas oceaacutenicas originan una serie de efectos sobre la superficie terrestre Es-

tos efectos pueden dividirse en tres partes principales La primera la deformacioacuten

elaacutestica de la Tierra bajo el peso de las masas de agua oceaacutenica La segunda la

atraccioacuten gravitatoria directa que ejercen estas masas de agua Finalmente como

consecuencia de las dos anteriores se produce una redistribucioacuten de masas en el

interior de la Tierra que origina a su vez variaciones de gravedad

Sobre la superficie terrestre el efecto de las cargas oceaacutenicas se observa perioacutedica-

mente en forma de deformaciones y variaciones de gravedad y afecta por tanto a

observaciones geodeacutesicas y geofiacutesicas Los desplazamientos originados por las

cargas oceaacutenicas pueden alcanzar un rango de varios centiacutemetros por lo que dichos

desplazamientos deben corregirse sobre las observaciones GPS para obtener altas

precisiones

Correcciones por mareas terrestres

La suma de los efectos gravitatorios del Sol la Luna y los planetas del Sistema

Solar afectan a la Tierra no solo a la hidrosfera sino tambieacuten en las zonas continen-

tales ocasionando las mareas terrestres Este hecho afectaraacute a cualquier medida

geodeacutesica efectuada sobre la superficie terrestre por lo que para caacutelculos precisos

debemos tener en cuenta tal efecto y corregirlo adecuadamente ya que las mareas

terrestres provocan que los observables geodeacutesicos de precisioacuten sean dependientes

del tiempo debiendo reducirse a un estado cuasi-estacionario de invarianza tempo-

ral Este efecto se ha de tener en cuenta en las medidas GNSS de alta precisioacuten ya

que cambiaraacuten la posicioacuten del punto El fenoacutemeno afectaraacute sobretodo a la compo-

nente radial es decir a la altura elipsoidal mientras que el efecto en planimetriacutea

seraacute mucho maacutes modesto En el proceso de caacutelculo utilizado estos efectos se han

tenido en cuenta introduciendo en el programa las efemeacuterides planetarias corres-

pondientes

Correcciones por errores instrumentales de coacutedigo

Desde hace tiempo se sabe que existen sesgos en los sateacutelites GNSS sesgos depen-

dientes de la combinacioacuten de observables y de los receptores utilizados La comuni-

dad cientiacutefica tiene disponibles diferentes combinaciones de observables GNSS

pero debido a este efecto el posicionamiento preciso de las liacuteneas de base se puede

llegar a degradar debido a esta mezcla de tipos de observables para redes con varios

modelos de receptor Debido a que estos sesgos pueden afectar negativamente a la

resolucioacuten de ambiguumledades de fase de la portadora es necesario tenerlos en cuenta

para corregirlos

Los programas cientiacuteficos para caacutelculos GNSS maacutes relevantes son GAMIT-

GLOBK del Department of Earth Atmospheric and Planetary Sciences (Masachu-

setts Institute of Technology) GIPSY-OASIS (Jet Propulsion Laboratory ndash NASA)

y el BERNESE desarrollado por la Universidad de Berna

3 Introduccioacuten

72

En esta tesis se ha utilizado el programa Bernese 50 Para realizar los caacutelculos en

este programa se han de ejecutar una serie de procesos y dependiendo de queacute resul-

tado queramos conseguir ejecutaremos los citados procesos en un determinado

orden teniendo en consideracioacuten que generalmente ejecutaremos el mismo proceso

varias veces con diferentes datos de entrada El procedimiento estaacutendar de caacutelculo

que se ha utilizado para la compensacioacuten de las redes GNSS en esta tesis se mues-

tra en la Figura 331 y se detalla a continuacioacuten

El primer paso consiste en la generacioacuten de un archivo con la informacioacuten de las

estaciones eacuteste es un archivo que utilizaraacute maacutes tarde Bernese y su importancia radi-

ca en el hecho de que al generarlo al programa chequea la informacioacuten contenida

en los archivos RINEX de observacioacuten detectando posibles incohorencias

Las coordenadas de las estaciones de referencia estaacuten referidas a una eacutepoca especiacute-

fica El proceso COOVEL propaga las coordenadas de estas estaciones a la eacutepoca

de observacioacuten utilizando las velocidades de cada una de esas estaciones Las velo-

cidades de las estaciones son proporcionadas por diversos organismos gestores de

datos GNSS pero si no se tiene las velocidades de los veacutertices se puede utilizar el

programa NUVELO de Bernese para calcularlas mediante el modelo NUVEL-1

Para cualquier procesamiento GNSS de precisioacuten son necesarias las oacuterbitas precisas

de los sateacutelites estas oacuterbitas las facilitan varios organismos en archivos sp3 que

ademaacutes contienen la informacioacuten de los relojes El proceso PRETAB transforma las

citadas oacuterbitas precisas en un formato tabular ademaacutes extrae la informacioacuten de reloj

de las oacuterbitas precisas La transformacioacuten la realiza mediante la conversioacuten de la

posicioacuten de los sateacutelites del sistema fijo en la Tierra al sistema Inercial J20000

utilizando los paraacutemetros de orientacioacuten de la Tierra movimiento del polo

A continuacioacuten deben transformarse las oacuterbitas tabulares obtenidas anteriormente a

oacuterbitas estaacutendar es el proceso ORBGEN el que se encarga de esta funcioacuten utilizan-

do distintos modelos de oacuterbitas predefinidos estos modelos estaacuten definidos por un

modelo de potencial gravitatorio las perturbaciones planetarias DE200 las correc-

ciones debidas a la relatividad general y las correcciones por mareas terrestres y

oceaacutenicas

Ademaacutes junto con los modelos predefinidos utiliza paraacutemetros de presioacuten debido a

la radiacioacuten del Sol para la generacioacuten de las oacuterbitas estaacutendares este modelo se

define como

D=D0+DCCOS(U)+DSSIN(U)

Y=Y0+YCCOS(U)+YSSIN(U)

X=X0+XCCOS(U)+XSSIN(U)

donde

3 Introduccioacuten

73

D presioacuten de la radiacioacuten solar en la direccioacuten de sol ndash sateacutelite

Y direccioacuten del eje de los paneles solares del sateacutelite

X direccioacuten perpendicular a D y Y

Una vez se dispone de los paraacutemetros orbitales se puede pasar a la importacioacuten de

datos de observacioacuten El proceso RXOBV3 transforma los archivos de observacioacuten

en formato RINEX a formato de Bernese En el proceso de transformacioacuten el pro-

grama compara el encabezado del archivo RINEX con el archivo de informacioacuten de

las estaciones (STA) para la verificacioacuten de los datos de cada estacioacuten como tipo

de antenas tipo de receptor nombre de la estacioacuten altura de las antenas Es necesa-

rio que el nombre de las estaciones tipo de receptores y los tipos antenas coincidan

y que a la vez esteacuten en la base de datos del programa Bernese contenido en los ar-

chivos RECEIVER (informacioacuten de los receptores) y PHASE_CODI08 (informa-

cioacuten de las antenas) que deberaacuten estar actualizados

El siguiente paso consiste en la sincronizacioacuten de los relojes de los receptores y

deteccioacuten de errores groseros para ello el programa CODSPP sincroniza el tiempo

del receptor al tiempo GPS Es decir obtiene el desfase entre el tiempo del receptor

y el tiempo GPS δk El programa utiliza el meacutetodo de ajustes por miacutenimos cuadra-

dos Los observables son las mediciones de cero-diferencias de coacutedigo y se utiliza

la combinacioacuten L3 libre de ionoacutesfera Las correcciones obtenidas se guardan en los

archivos de observacioacuten de Bernese Este proceso ademaacutes de los archivos de oacuterbi-

tas estaacutendares la informacioacuten de relojes las observaciones de coacutedigo las coordena-

das a priori y los paraacutemetros de orientacioacuten de la tierra utiliza los errores instru-

mentales de coacutedigo que se introducen para dar solucioacuten al hecho de que algunos

receptores que utilizan el coacutedigo P otros CAhellip y este archivo permite procesarlos

juntos calculando la diferencia y aplicaacutendola si utilizamos L3 como es nuestro

caso no es estrictamente necesario

El proceso CODSPP ademaacutes de sincronizar los relojes tambieacuten calcula las coorde-

nadas de las estaciones y detecta errores groseros en los observables Si se tiene

coordenadas a priori precisas como es nuestro caso no es necesario calcularlas con

el CODSPP para el procesamiento por doble diferencias Sin embargo siacute se realiza

la deteccioacuten de errores groseros el programa CODSPP procesa los observables

eacutepoca a eacutepoca y obtiene el resultado de los valores ldquoObservado ndash Calculadordquo (O-C)

para cada eacutepoca Basaacutendose en los valores O-C se obtiene una correccioacuten de reloj

para cada eacutepoca Despueacutes de corregir los valores O-C para todas las observaciones

por la correccioacuten de reloj se analizan los residuales para la deteccioacuten de errores

groseros El programa considera que un observable contiene error grosero si

- El residuo de una eacutepoca sobrepasa el valor especificado de la media de los residuos O-C de esa eacutepoca

3 Introduccioacuten

74

- El residuo es mayor que n veces el valor del residuo maacutes pequentildeo de todos

los observables de eacutesa eacutepoca donde n es un valor especificado

Seguidamente se calculan las simples diferencias con el proceso SNGDIF que se

basa en las siguientes estrategias

- Observaciones maacuteximas (OBS-MAX) las liacuteneas base se crean tomando en

cuenta el nuacutemero comuacuten de observaciones para cada estacioacuten Para todas

las posibles combinaciones se toma la liacutenea base que tenga el maacuteximo de

observaciones Es el meacutetodo utilizado en la presente tesis

- Distancia maacutes corta (SHORTEST) se crean liacuteneas bases no redundantes en

funcioacuten de la distancia maacutes corta entre las estaciones Este meacutetodo se utili-

za cuando las estaciones tienen el mismo intervalo de tiempo de medicioacuten

- Estacioacuten inicial (STAR) se selecciona una estacioacuten como referencia y las

liacuteneas bases la forman las demaacutes estaciones con la estacioacuten de referencia

- Definido por el usuario (DEFINED) las liacuteneas bases se crean en funcioacuten de

un archivo que contiene las liacuteneas bases predefinidas por el usuario

- Manual en este caso se selecciona manualmente dos estaciones para for-

mar una liacutenea base En este caso soacutelo se crea una sola liacutenea base

Una vez generadas las simples diferencias se realiza un pre-procesamiento de los

observables por simples diferencias mediante el proceso MAUPRP que realiza un

pre-procesamiento deteccioacuten y correccioacuten de errores groseros y de saltos de ciclo

de los observables de fase en cero o simple diferencias Este proceso necesita los

observables de simple diferencias de fase las coordenadas a priori las oacuterbitas es-

taacutendares y los paraacutemetros de orientacioacuten de la Tierra El programa puede relizar el

escrutinio de los datos de observacioacuten de diferentes formas combinado ndash COMBI-

NED ambos ndash BOTH L1 y L2 Para liacuteneas base mayores que 10 km se utiliza el

modo COMBINED y la combinacioacuten lineal L3 de observables en L1 y L2 para la

deteccioacuten de peacuterdidas de ciclo como se ha utilizado en la presente tesis

Este proceso MAUPRP es uno de los maacutes releventes el programa realiza de forma

secuencial las siguientes tareas

- Marca los observables para excluirlos del pre-procesamiento en funcioacuten de

o Observaciones con sateacutelite de baja elevacioacuten

o Eacutepocas de observacioacuten que no disponen de ambas frecuencias

o Intervalos cortos de observacioacuten El programa primero realiza una

revisioacuten de los datos de observacioacuten para buscar pequentildeos saltos

como la falta de una eacutepoca entre los observables

- Realiza una revisioacuten no-parameacutetrica para identificar errores groseros

- Calcula una solucioacuten de diferencias de eacutepoca (para observables de simples diferencias es una solucioacuten de triples diferencias) mediante ajuste por miacute-

nimos cuadrados como referencia para la deteccioacuten de peacuterdida de ciclos El

3 Introduccioacuten

75

tipo de combinacioacuten lineal para la solucioacuten se adopta trataacutendose de liacuteneas

base largas como L3 En el caso de que se tenga coordenadas a priori bue-

nas como es nuestro caso se especifica el valor maacuteximo aceptado de O-C

para la solucioacuten de triple diferencias Tambieacuten se especifica la desviacioacuten

tiacutepica ldquosigmardquo si se conoce de la liacutenea base para el caso de simples dife-

rencias y debe reflejar aproximadamente la precisioacuten de las coordenadas a

priori Un valor de cero indica que no se tiene valores de sigma a priori

- Deteccioacuten y correccioacuten de la peacuterdida de ciclo el programa realiza primero

una correccioacuten por saltos originados por el reloj del receptor Dependiendo

del meacutetodo que se ha seleccionado para el anaacutelisis el programa analiza los

residuales obtenidos de la solucioacuten de triples diferencias del paso anterior

para la deteccioacuten y correccioacuten por peacuterdida de ciclos

Ya corregidas las peacuterdidas de ciclo de los observables y marcados algunos errores

groseros mediante triples diferencias se procede a realizar una revisioacuten de los resi-

duales obtenidos por dobles diferencias para la deteccioacuten de errores groseros Esto

se realiza ejecutando los procesos

- GPSEST crea los archivos de residuales por medio de doble diferencias

- RESRMS revisa los residuales para detectar los errores groseros

- SATMRK marca los residuales detectados para eliminarlos del anaacutelisis

posterior

- GPSEST crea archivos de residuales finales limpios de errores groseros y

guarda las ecuaciones normales

A continuacioacuten se explica con maacutes detalle los programas GPSEST RESRMS

SATMRK

El proceso GPSEST se utiliza varias veces durante el procesamiento para esta etapa

se va a utilizar para obtener los residuales de dobles diferencias para la deteccioacuten de

errores groseros El procesamiento se realiza partiendo de los observables de sim-

ples diferencias utilizando las oacuterbitas estaacutendar los paraacutemetros de orientacioacuten de la

Tierra y las correcciones por cargas oceaacutenicas Este proceso es al igual que cual-

quier proceso de Bernese muy versaacutetil y permite elegir entre otros

- El sistema satelital utilizado (GPS GLONASS o ambos)

- El tipo de frecuencia a procesar (L1 L2 L3 L4 L5 -Banda ancha-

L1ampL2 L3ampL4 MELWUEBB y DTEC) En nuestro caso elegimos L3

- La maacutescara de elevacioacuten de los sateacutelites

- El intervalo de tiempo entre eacutepocas

- La tolerancia (en mili segundos) para considerar las observaciones como

simultaacuteneas

- Ponderar los observables En nuestro caso se tomaacute la opcioacuten COSZ que considera pesos en funcioacuten de la elevacioacuten por si hubiese sateacutelites con ele-

vacioacuten menor de 15ordm

3 Introduccioacuten

76

- Forma de calcular los residuos en nuestro caso ldquonormalizadosrdquo son los re-

siduos O-C divididos por la raiacutez cuadraacutetica de los elementos de la diagonal

de la matriz de cofactor de los residuos ( ) ( )

radic ( )

- La estrategia de correlacioacuten donde elegiremos la opcioacuten que realiza el pro-

cesamiento de forma conjunta de todas las correlaciones posibles existentes

entre las liacuteneas bases de una red asiacute como las distintas frecuencias y sus

combinaciones lineales

- Elegir el modelo troposfeacuterico para la componente seca elegimos el modelo

Dry Niell y para la componente huacutemeda pediremos que el programa lo mo-

dele con una ldquomapping functionrdquo cada 2h

- Y por supuesto definir el tipo de definicioacuten de datum en este primer caacutelcu-

lo consideraremos la red libre sin constrentildeimientos

Es el proceso RESRMS el que revisa los residuos de dobles diferencia obtenidos

por el programa GPSEST para la deteccioacuten de errores groseros Los errores grose-

ros detectados se guardan en un archivo de edicioacuten que es utilizado por el programa

SATMRK para marcar los errores groseros en los observables

Marcados los errores groseros en los observables de simples diferencias ahora se

procede a crear los residuos libres de errores groseros mediante el uso de nuevo del

proceso GPSEST El procedimiento es el mismo explicado anteriormente pero

ahora los archivos de observables de simples diferencias estaacuten limpios de errores

groseros Ademaacutes de los residuos en este proceso tambieacuten se obtienen las ecuacio-

nes normales de la red sin errores groseros

En esta etapa del procesamiento se calcula la solucioacuten de la red con los valores

reales de las ambiguumledades esto es una solucioacuten flotante El proceso ADDNEQ2

utiliza el modelo de ldquomiacutenimos cuadrados secuencialrdquo para realizar los caacutelculos y

procesamientos en la solucioacuten de las redes El proceso parte de las ecuaciones nor-

males obtenidas por el programa GPSEST y con eacutel se calculan las coordenadas de

las estaciones los paraacutemetros troposfeacutericos y las ecuaciones normales Tambieacuten en

este proceso se ha de definir el datum ahora ya podemos dar una solucioacuten constri-

ntildeendo las estaciones que consideraremos fijas no fijaremos las citadas estaciones

por no tratarse del comportamiento real de las mismas adoptaremos la solucioacuten de

constrentildeimientos miacutenimos donde se asume que hay dos marcos de referencia el

primero obtenido mediante las coordenadas a priori de una seria de estaciones de

referencia y el segundo por medio los las coordenadas estimadas de las mismas

estaciones de referencia Estos dos marcos referencia estaacuten relacionados mediante

una transformacioacuten de 7-paraacutemetros de Helmert

Llegados a este punto volveremos a utilizar el proceso GPSEST para la resolucioacuten

de ambiguumledades aunque previamente deberemos seleccionar las liacuteneas base lo

3 Introduccioacuten

77

haremos de forma autoacutematica con el proceso BASLST tomando como criterio que

la longitud de las liacuteneas base sea miacutenima

La resolucioacuten de ambiguumledades con GPSEST se realiza teniendo en cuenta que

deberemos utilizar los modelos atmosfeacutericos modelo ionosfeacuterico y modelo tropos-

feacuterico estimado y que las coordenadas que introduciremos son las coordenadas

calculadas de la solucioacuten flotante del programa ADDNEQ2 Deberemos tener en

cuenta que ahora utilizaremos las frecuencias L1 y L2 y no su combinacioacuten ya que

las ambiguumledades se resuelven para esas frecuencias Ademaacutes la estrategia de co-

rrelacioacuten seraacute ahora BASELINE ya que de este modo el programa procesa las liacute-

neas bases de forma secuencial y no en conjunto como en el caso de CORRECT

En el programa GPSEST se presentan cuatro estrategias de resolucioacuten de ambiguumle-

dades de las cuales elegiremos QIF (Quasi-Ionosphere-Free) que permite la resolu-

cioacuten de las ambiguumledades en L1 y L2 de liacuteneas bases hasta una longitud de 2000 km

sin utilizar los observables de coacutedigo

A continuacioacuten se procede al caacutelculo de la red con ambiguumledades fijas para ello se

tilizan de nuevo los procesos GPSEST para generar las ecuaciones normales intro-

duciendo las ambiguumledades calculadas en la seccioacuten anterior y ADDNEQ2 para

calcular la solucioacuten final

En esta estapa del procesamiento se utiliza el programa GPSEST para calcular la

solucioacuten de la red con ambiguumledades fijas introduciendo las ambiguumledades obteni-

das anteriormente Ademaacutes se calculan las coordenadas el retraso troposfeacuterico en el

zenit y su gradiente horizontal Las coordenadas de las estaciones de referencia no

se fijan para que se incluyan en las ecuaciones normales

El proceso GPSEST se ejecuta eligiendo como estrategia de correlacioacuten de nuevo

CORRECT En la definicioacuten de datum en este caso constrentildeimos todas las coorde-

nadas con valores de sigma a priori de 01 en todas las direcciones Al no fijar las

coordenadas a sus valores a priori obtenemos las ecuaciones normales con todas

estaciones de la red para luego procesarlas con el ADDNEQ2 por constrentildeimientos

miacutenimos En este caso el modelo troposfeacuterico a utilizar para la funcioacuten de mapeo es

el de ldquoWET NIELLrdquo con un espaciado de 1 h Tambieacuten se calcula el gradiente hori-

zontal mediante un modelo inclinado entre el cenit y la funcioacuten de mapeo ldquoTIL-

TINGrdquo con un espaciado de 24 h

Para terminar se realiza el caacutelculo de la solucioacuten final de la red con ADDNEQ2 En

esta etapa del proceso utilizaremos el ADDNEQ2 para calcular la solucioacuten final de

la red con las ecuaciones normales con ambiguumledades fijas obtenidas en la seccioacuten

anterior Los resultados del procesamiento de la red son las coordenadas estimadas

de las estaciones los paraacutemetros troposfeacutericos estimados y las ecuaciones normales

finales El datum se define mediante constrentildeimiento miacutenimo referido a una serie

de estaciones de referencia y la condicioacuten de constrentildeimiento es de cero traslacioacuten

3 Introduccioacuten

78

para el baricentro de las coordenadas de referencia Por uacuteltimo en la configuracioacuten

para el manejo de los paraacutemetros troposfeacutericos se configura el sigma a priori del

retardo troposfeacuterico relativo en 10 metros y la separacioacuten de tiempo entre los pa-

raacutemetros de 1 hora (3600 seg)

32316 Caacutelculo y compensacioacuten de redes7

Meacutetodo general

A partir de las observaciones u observables GPS o topograacuteficos se pretende calcu-

lar las coordenadas o vectores del proyecto o red Generalmente se cuenta con ob-

servaciones redundantes muchas maacutes observaciones que incoacutegnitas y puesto que

las medidas fiacutesicas nunca son exactas se pretende dar la mejor solucioacuten y cifrar con

queacute calidad y precisioacuten La estrategia para dar esta respuesta es aplicar un ajuste por

miacutenimos cuadrados este ajuste en Geodesia sigue el modelo Gauss-Markov como

muestra la Figura 333

Este modelo de miacutenimos cuadrados requiere de dos modelos un modelo matemaacuteti-

co que establece las relaciones entre observables variables y paraacutemetros cuya de-

terminacioacuten se pretende y un modelo estocaacutestico que describe la distribucioacuten espe-

rada de los errores de las observaciones

Esto nos permite lo siguiente

- Obtener el mejor resultado posible con esos observables mediante el ajuste

miacutenimo cuadraacutetico

- Eliminar posibles errores a partir de las pruebas estadiacutesticas

- Cifrar la precisioacuten y fiabilidad de los resultados

El observable es una variable aleatoria que debe seguir una distribucioacuten normal Si

no hay errores sistemaacuteticos que no debe haberlos los residuos siguen tambieacuten una

distribucioacuten normal con media cero

Aceptando como verdadera la hipoacutetesis de que los observables tienen caraacutecter de

variable aleatoria y por lo tanto estaacuten sujetos uacutenicamente a errores aleatorios se

aceptaraacute que los observables siguen una distribucioacuten normal (se podriacutea comprobar

su normalidad por medio de un test de adherencia prueba de chi-cuadrado)

O ~ N(OT0)

El modelo matemaacutetico planteado para la resolucioacuten de la Red geodeacutesica expresaraacute

siempre una aproximacioacuten simplificada a la realidad fiacutesica

F(XC) = 0

7 Leick 2004 GPS Satellite Surveying

3 Introduccioacuten

79

X = vector de variables en nuestro caso coordenadas

C = vector de observables compensados

F (Xaprox + x OT + v) = 0 Xa+ x = X y Observable + residuo = C

Linealizando por Taylor la funcioacuten anterior obtendremos la siguiente expresioacuten

particularizada para los valores de Xaprox y OT

0)()(

dC

C

FdX

X

FOXFCXF Taprox

donde

)( Taprox OXF = w vector de teacuterminos independientes

X

F

= A matriz de disentildeo de las variables

C

F

= B matriz de disentildeo de los observables

x =dX

v = dC

Las matrices A y B se llaman de disentildeo pues definen la geometriacutea de la red El

resto de estimadores y matrices se denominaraacuten de criterio pues cifran a priori o a

posteriori los resultados esperables o alcanzados respectivamente

El vector de residuos verifica

E(v) = 0 v N(0 s2Q)

s2 es la varianza poblacional y σ

2 varianza muestral

Es decir sigue una distribucioacuten normal de media cero y matriz de covarianzas s2Q

En general las observaciones no estaacuten incorreladas se conoce sus varianzas y la

matriz de pesos a priori

sum= σo2 donde σo es la varianza da priori de peso unidad o factor de referencia a

priori

La matriz cofactor es Q = σo2 P

-1 y P es la matriz de pesos

El modelo F(C X) = 0 o el Ax+BvndashW = 0

con la hipoacutetesis

E(v) = 0 v N(0 s2Q)

3 Introduccioacuten

80

se denomina de Gauss-Markov y parte de tres premisas para su resolucioacuten

- El modelo no es lineal pero es faacutecilmente linealizable

- No existen errores groseros ni sistematismos

- En la matriz de covarianzas del vector v s2Q se postula la precisioacuten a prio-

ri de las observaciones

La solucioacuten a este modelo se aborda por la aplicacioacuten del algoritmo de los miacutenimos

cuadrados donde vTPv = miacutenimo

Figura 333 Compensacioacuten de una red

Es importante que el valor tomado de peso a priori de las observaciones sea cohe-

rente con la realidad fiacutesica de manera que dependeraacute de varios factores precisioacuten

de los instrumentos habilidad del operador meacutetodo de observacioacuten condiciones de

observacioacuten sentildealizacioacuten etc

De forma que se plantea un sistema de ecuaciones del siguiente tipo

Ax+Bv-W = 0

En dicha ecuacioacuten el problema es calcular x Cuya solucioacuten de miacutenimos cuadrados

seraacute

x= S-1

ATM

-1K

donde S = ATM

-1A y M = BP

-1B

T

La solucioacuten de x bajo la condicioacuten de miacutenimos cuadrados soacutelo requiere el conoci-

miento a priori de la matriz de pesos pero no de la varianza de la unidad de peso ni

3 Introduccioacuten

81

de la matriz varianza-covarianza aunque estas son imprescindibles para el estudio

del comportamiento estadiacutestico de los resultados del ajuste

El problema se puede presentar como un ajuste ligado o un ajuste libre Si se cono-

ce el datum de la red (es decir las coordenadas de dos puntos o las coordenadas de

un punto y el acimut de un eje) el sistema se llama sistema determinista o ligado La

solucioacuten se obtendraacute trabajando con matriz inversa claacutesica aplicaacutendola al sistema

de ecuaciones normales que se nos presentaraacute en el proceso Pero cuando se desco-

nozca el datum no existen puntos fijos la red se llama Red Libre su solucioacuten re-

quiere trabajar con de otras herramientas algebraicas (pseudoinversa descomposi-

cioacuten etc) para obtener la solucioacuten

Red ligada

Se trata del caso que nos ocupa en el que hemos tomado ciertas estaciones perma-

nentes como puntos fijos

Caso determinista en toda red se dispone de datos que permiten recurrir a los meacute-

todos de compensacioacuten o ajuste que tienen por objeto dar la mejor de las soluciones

posibles Las soluciones a este problema se abordan con teacutecnicas habituales de aacutel-

gebra lineal aplicando el algoritmo de los miacutenimos cuadrados y estudiando algunas

propiedades estadiacutesticas de las diferentes soluciones Tambieacuten es necesario el mo-

delo estocaacutestico para estimar las medidas de precisioacuten de los resultados de la com-

pensacioacuten y para efectuar un anaacutelisis estadiacutestico de los mismos

En definitiva la solucioacuten oacuteptima de un problema de ajuste o compensacioacuten es aque-

lla que ademaacutes de satisfacer exactamente las ecuaciones del modelo en su forma

lineal deacute lugar a unos errores residuales que satisfagan el principio de los miacutenimos

cuadrados

El sistema de ecuaciones general permite dos tipos de particularizaciones de la que

soacutelo vamos a mencionar la que se utiliza en la actualidad se trata del Meacutetodo de

Observaciones Indirectas o Variacioacuten de Coordenadas

F(X) ndash C = 0

Linealizando esta funcioacuten obtenemos el meacutetodo de observaciones indirectas o de

variacioacuten de coordenadas

)1()1()1()( mmnnm vwxA

donde

m se corresponde con el nuacutemero de ecuaciones (observaciones que se han reali-

zado en el trabajo de campo)

3 Introduccioacuten

82

n se corresponde con el nuacutemero de incoacutegnita a determinar en la compensacioacuten

(correcciones a las coordenadas aproximadas)

lo que implica suponer que la matriz de disentildeo B = - I

A partir del modelo matemaacutetico propuesto Ax ndash W = v asiacute como del correspon-

diente modelo estadiacutestico Gauss-Markov somos capaces de compensar nuestros

observables de tal forma que podemos obtener las coordenadas compensadas de los

veacutertices libres de la red

Dado que los observables no tienen la misma precisioacuten hay que introducir la matriz

de pesos P Esta matriz es diagonal y su teacutermino tiene como valor la inversa de sus

varianzas frasl

Con la condicioacuten de miacutenimo ΣPv2 = v

TPv

La solucioacuten al problema de determinacioacuten de la variable x es la siguiente

Condicioacuten de miacutenimo Ω minimizaraacute ΣPv2 = v

T Pv

( )

vTPA = 0

luego tambieacuten

ATPv = 0

(la matriz P es cuadrada y diagonal)

Como

Ax-W=v

Se sustituye este valor de v en la expresioacuten anterior

ATP(Ax-W)=0

ATPAx - ATPW = 0

WPAxAPA TT )(

Sistema de ecuaciones normales si se llama N= ATPA

Nx = ATPW

donde N tiene inversa

Esta expresioacuten nos define un sistema de ecuaciones normales que se podraacute resolver

por diferentes meacutetodos (factorizacioacuten LU Choleskyhellip) Pero dado que nuestro

3 Introduccioacuten

83

objetivo es minimizar el sumatorio de la traza de la matriz de residuos utilizaremos

miacutenimos cuadrados para resolver el sistema

Solucioacuten al problema planteado

( )

El aplicar el meacutetodo de los miacutenimos cuadrados y disponer de observaciones abun-

dantes asiacute como conocer a priori la matriz de pesos permite validar el modelo y

cifrar la precisioacuten de sus resultados a partir del anaacutelisis de sus residuos estimador

de la varianza y la matriz de varianzas covarianzas

La obtencioacuten de residuos se obtendraacute a partir de

Amiddotx ndash W = v

La obtencioacuten de este vector de residuos es fundamental para la determinacioacuten de los

diferentes paraacutemetros estadiacutesticos como las figuras de error estimadores paraacuteme-

tros de fiabilidad y por lo tanto constituye la base de todo el estudio analiacutetico de la

solucioacuten obtenida

Los observables han sido considerados como variables aleatorias que siguen una

distribucioacuten normal N (s2middotQ) (de media y desviacioacuten tiacutepica s

2middotQ) y partimos de

la hipoacutetesis de que la esperanza matemaacutetica de los residuos es cero y que siguen una

distribucioacuten normal N(01) el estimador de la varianza y desviacioacuten tiacutepica del ob-

servable de peso unidad a priori seraacute uno

A partir del estimador de la varianza del observable de peso unidad podemos cono-

cer cuaacutel es el comportamiento estadiacutestico de la red

Asiacute para la determinacioacuten del estimador de la varianza y desviacioacuten tiacutepica del ob-

servable de peso unidad a posteriori la expresioacuten empleada es la siguiente

nm

vPvT

2

0

Que generalmente se representa por ya que es un estimador de la propia varianza

m-n representan los grados de libertad del sistema de ecuaciones que se pretende

resolver

3 Introduccioacuten

84

Ajuste de una red de vectores GPS

El ajuste de una red GPS con dos vectores trabajando conjuntamente ajuste liacuteneas

base o vectores de posicioacuten entre dos puntos se plantea a partir de la diferencia de

coordenadas entre ambos puntos

Ecuacioacuten de observacioacuten en funcioacuten de diferenciales de coordenadas cartesianas

geoceacutentricas sean dos puntos (XjYjZj) e (XiYiZi) cuyas coordenadas aproximadas

sean (Xjo Yj

o Zj

o) y (Xi

o Yi

o Zi

o) Las ecuaciones de observacioacuten planteadas seraacuten

( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )

Por lo tanto

( )

( )

( )

donde las incoacutegnitas son los valores (dxj dxi dyj dyi dzj dzi )

que de forma matricial se representara por

Ax- W = v

y la solucioacuten seraacute

x= (ATPA)-1ATw

la formacioacuten del modelo depende de la matriz de pesos en el posicionamiento rela-

tivo las observaciones se consideran correladas Se puede utilizar las desviaciones

tiacutepicas dependientes de la longitud de las liacuteneas base y entonces las covarianzas se

toman nulas o tomar la matriz varianza covarianza completa esta ponderacioacuten es la

maacutes habitual

3 Introduccioacuten

85

3232 GNSS posicionamiento absoluto89 Posicionamiento de Punto Preciso

(PPP)

32321 Caacutelculo de la posicioacuten absoluta de un punto por pseudodistancias

La ecuacioacuten general de pseudodistancia viene dada por

( )

Donde

pseudodistancia

R estado del reloj del receptor ldquoincoacutegnitardquo

ion + trop retardos atmosfeacutericos ldquomodelados o eliminadosrdquo

s estado del reloj del sateacutelite ldquomodeladordquo

m + εp errores modelados o corregidos

En esta ecuacioacuten el estado del reloj de sateacutelite se puede corregir ya que en el men-

saje de navegacioacuten vienen los paraacutemetros para ello respecto a un tiempo de refe-

rencia tc Los errores atmosfeacutericos se pueden corregir o modelar y se tomaraacuten las

precauciones para que no existan errores multipath y errores instrumentales

La distancia geomeacutetrica ρ entre el receptor (XiYiZi) y el sateacutelite (XjY

jZ

j ) se

puede expresar de la siguiente forma

222 )()()()( i

j

i

j

i

jj

i ZZYYXXt

(XiYiZi) coordenadas receptor ldquoincoacutegnitasrdquo

(XjY

jZ

j) coordenadas sateacutelite ldquoconocidas por las efemeacuteridesrdquo

Por lo tanto en la expresioacuten inicial de observable de pseudodistancia se podraacute susti-

tuir el valor ρ por ρij que liga las coordenadas de sateacutelite y receptor

Este teacutermino introduce la no linealidad del sistema y el modelo planteado para su

resolucioacuten hay que linealizarlo para ello se efectuacutea un desarrollo en serie de Taylor

en torno a unas coordenadas aproximadas del receptor i( Xc Yc Zc)



3 Introduccioacuten

86

Teniendo en cuenta que distancia geomeacutetrica = distancia calculada + diferencial

caacutelculo

j

i

j

iC

j

i

La expresioacuten puede escribirse

|

| |

| |

| ( )

Introduciendo el residuo y pasando Rij al otro lado

|

| |

| |

|

es el residuo de observacioacuten

la distancia calculada entre sateacutelite y receptor

la distancia observada o medida

Las incoacutegnitas o valores a calcular son

( )

estado del reloj del receptor

Esta ecuacioacuten seraacute general a plantear por cada observacioacuten a sateacutelite como se plan-

tean cuatro incoacutegnitas al menos se deberiacutean observar cuatro sateacutelites por eacutepoca

Generalmente se observan maacutes y al estar el modelo sobredimensionado se puede

buscar la mejor solucioacuten por miacutenimos cuadrados y dar valores de precisioacuten y fiabi-

lidad Es decir el nuacutemero de observaciones seraacute nge 4 sateacutelites GPS simultaacuteneamen-

te

Ordenadas de forma matricial

Donde la matriz de coeficientes A estaacute formada por los teacuterminos

(

)

3 Introduccioacuten

87

El vector X paraacutemetros o incoacutegnitas son los valores a determinar (

)

El vector W observaciones

(

)

y el vector v vector residuos a minimizar (

)

En el modelo lo que se calcula son las diferenciales dXi dYi dZi de la posicioacuten ver-

dadera del receptor XYZ a partir de la calculada de forma aproximada ( Xc Yc Zc)

donde se ha realizado la linealizacioacuten

Este valor se puede ir mejorando iterando con las sucesivas correcciones obtenidas

para una misma eacutepoca Es frecuente que en redes GNSS en observaciones estaacuteticas

se obtenga una buena solucioacuten a la tercera iteracioacuten

Y el vector solucioacuten es x = (ATA)

-1A

TW

Algunos autores por simplicidad de desarrollo abrevian de la expresioacuten anterior los

retardos atmosfeacutericos que han sido modelados o eliminados asiacute como el estado del

reloj del sateacutelite tambieacuten modelado dejando la expresioacuten simplificada en

|

| |

| |

|

Las ecuaciones por observacioacuten seraacuten

|

| |

| |

|

|

| |

| |

|

|

| |

| |

|

hellip

|

| |

| |

|

3 Introduccioacuten

88

En forma matricial se puede escribir Ax-w = v

(

)

(

)

Vector X y vector V ideacutenticos

La resolucioacuten del sistema se realiza por miacutenimos cuadrados seguacuten el modelo Gauss

Markov como ya se ha indicado

32322 Caacutelculo de la posicioacuten absoluta de un punto por fase de la portadora

Las pseudodistancias tambieacuten pueden ser calculadas a partir de diferencias de fase

La expresioacuten viene dada por

(

) (

( )

)

(en unidades de ciclo como aacutengulo)

( )

(en unidades lineales)

En unidades de ciclo la fase entre el sateacutelite j y el receptor i vendraacute dada por

(

( )

) (

( )

)

Y en unidades lineales

( ) ( )

Donde se ha eliminado el error del reloj sateacutelite (correcciones en el mensaje) y

( ) es la diferencia de fase medida expresada en ciclos es la longitud de onda

y representa el nuacutemero entero de ciclos entre el receptor i y el sateacutelite j en el

momento inicial incoacutegnita que va a permanecer constante

3 Introduccioacuten

89

Igual que en el caso de coacutedigos la distancia geomeacutetrica entre el receptor (XiYiZi) y

el sateacutelite (XjYjZj) podremos expresarla de la siguiente forma

Es decir el problema viene en esta expresioacuten ya que este teacutermino introduce la no

linealidad del sistema Para linealizarlo se efectuacutea del mismo modo que en coacutedigo

por un desarrollo en serie de Taylor en torno a unas coordenadas aproximadas del

receptor i( Xc Yc Zc)

Considerando que distancia geomeacutetrica = distancia calculada + diferencial caacutelculo

j

i

j

iC

j

i

La distancia entre sateacutelite y receptor cuyas coordenadas conocemos una por efe-

meacuterides y otras calculadas de forma aproximada viene dada por

( )

( )

( )

Y desarrollando de la misma manera que en la linealizacioacuten del coacutedigo la expresioacuten

general de ecuacioacuten de observacioacuten en unidades lineales seraacute

|

| |

| |

|

El modelo generalizado seraacute

Esta expresioacuten es comparable con el modelo de pseudodistancia por coacutedigo

Las incoacutegnitas seraacuten las correcciones dXi dYi dZi a los valores de coordenadas

aproximadas el estado del reloj del receptor y el valor N de ambiguumledades

i

c

i

i

c

i

c

i

dZZZi

dYYYi

dXiXXi

222 )()()()( ZiZYiYXXt jj

i

jj

ic

3 Introduccioacuten

90

La matriz A de disentildeo tendraacute los coeficientes

(

)

El vector X de paraacutemetros o incoacutegnitas

(

)

El vector W es ideacutentico al de pseudodistancias salvo el signo del ∆ion que es de

signo contrario

(

)

Donde el modelo general es Ax-W = V

Solucioacuten miacutenimos cuadrados

x = (ATA)

-1A

TW

32323 GNSS Posicionamiento de Punto Preciso (PPP)

El Posicionamiento por Punto Preciso (PPP) destaca como un meacutetodo oacuteptimo para

la prestacioacuten de servicios globales de aumentacioacuten de la precisioacuten utilizando las

constelaciones GNSS actuales y las futuras Combinando las posiciones y estados

de relojes precisos de los sateacutelites con la ayuda de un receptor GNSS de doble fre-

cuencia PPP es capaz de ofrecer soluciones de posicioacuten con precisiones de nivel

centimeacutetrico a decimeacutetrico PPP requiere un menor nuacutemero de estaciones de refe-

rencia distribuidas globalmente a diferencia de los sistemas diferenciales claacutesicos

(por ejemplo RTK) un uacutenico paquete de datos de oacuterbitas precisas y datos de relojes

(calculado por un centro de procesamiento) es vaacutelido para todos los usuarios del

mundo y la solucioacuten no se ve afectada por un fallo en una estacioacuten de referencia

3 Introduccioacuten

91

concreta Siempre hay muchas estaciones de referencia que observan el mismo

sateacutelite porque las oacuterbitas y relojes precisos se calculan a partir de una red mundial

de estaciones de referencia Como resultado PPP da una solucioacuten de la posicioacuten

altamente redundante y robusta (Navipedia 2013)

Introduccioacuten

Posicionamiento por Punto Preciso (PPP) es un servicio global de posicionamiento

preciso que requiere la disponibilidad de la oacuterbita y el estado del reloj del sateacutelite de

referencia de forma precisa en tiempo real a traveacutes de una red de estaciones de

referencia GNSS distribuidas por todo el mundo

Mediante la combinacioacuten de las posiciones y relojes precisos de los sateacutelites con un

receptor GNSS de doble frecuencia (para eliminar el efecto de primer orden de la

ionosfera) PPP es capaz de ofrecer soluciones de posicioacuten de nivel centimeacutetrico a

decimeacutetrico incluso mejor de 1 cm en modo estaacutetico PPP difiere del posiciona-

miento Relativo en Tiempo Real por doble diferencia (RTK) en el sentido de que no

requiere el acceso a las observaciones de una o maacutes estaciones de referencia concre-

tas medidas con precisioacuten y en que PPP proporciona un posicionamiento absoluto

en lugar de la ubicacioacuten con respecto a la estacioacuten de referencia como lo hace RTK

PPP soacutelo requiere oacuterbitas y datos del reloj precisos calculados por un centro de

procesamiento a partir de las mediciones de las estaciones de referencia de una red

de estaciones relativamente escasa (miles de km seriacutea suficiente) Esto hace que

PPP sea una alternativa muy atractiva al RTK para aquellas aacutereas donde la cobertu-

ra RTK no estaacute disponible Por el contrario la teacutecnica de PPP todaviacutea no estaacute tan

consolidada como la RTK y requiere maacutes tiempo para lograr las maacuteximas presta-

ciones Actualmente existen varios servicios de post-procesamiento PPP consoli-

dados Por el contrario los sistemas de PPP en tiempo real estaacuten en fase de desarro-

llo incipiente

El algoritmo de PPP utiliza como entrada observaciones de coacutedigo y fase obtenidas

de un receptor de doble frecuencia y datos de oacuterbitas de sateacutelites y relojes precisos

con el fin de calcular las coordenadas precisas del receptor y el estado del reloj Las

observaciones procedentes de todos los sateacutelites se procesan juntas resolviendo las

diferentes incoacutegnitas a saber las coordenadas del receptor el reloj del receptor el

retardo troposfeacuterico del cenit y las ambiguumledades de fase

La precisioacuten de los relojes de los sateacutelites y las oacuterbitas es uno de los factores maacutes

importantes que afectan a la calidad del PPP Otro factor importante que afecta a los

resultados del PPP es la cantidad y la calidad de las observaciones Al igual que

cualquier teacutecnica GNSS PPP se ve afectada por obstrucciones de liacutenea de visioacuten al

sateacutelite Incluso los datos maacutes precisos de oacuterbitas y relojes son inuacutetiles si el usuario

no puede realizar un seguimiento correcto de sateacutelites concretos Cuando la visibili-dad de los sateacutelites estaacute parcialmente obstruida se pueden obtener mejores resulta-

3 Introduccioacuten

92

dos mediante el uso de todos los sateacutelites disponibles tanto del sistema GPS como

de GLONASS o en el futuro Galileo

La solucioacuten PPP requiere un cierto tiempo para converger debido a la necesidad de

estimar correctamente las ambiguumledades de fase pero el uso de la combinacioacuten de

mediciones GPS y GLONASS proporciona resultados significativamente mejores

cuando el tiempo de observacioacuten es corto Para el usuario de GNSS esto significa

que hasta 18 sateacutelites GPS + GLONASS pueden ser visibles simultaacuteneamente en

zonas a cielo abierto lo que representa un aumento de alrededor del 60 en la dis-

ponibilidad de sateacutelites en comparacioacuten con el uso de soacutelo GPS Esto lleva a una

mayor precisioacuten y una convergencia maacutes raacutepida en aplicaciones de posicionamiento

preciso

Se obtendraacute una mejora en un futuro proacuteximo gracias a la implantacioacuten de nuevos

sistemas regionales en oacuterbitas geoestacionarias Con estos sistemas el tiempo de

convergencia o la exactitud en un tiempo de observacioacuten corto no se veriacutea afectada

pero la precisioacuten en las aplicaciones con tiempo de observacioacuten largo pueden mejo-

rar considerablemente Para lograr esto es importante ser capaz de calcular las oacuterbi-

tas geosiacutencronas precisas lo que es actualmente un desafiacuteo pero parece ser factible

en un futuro proacuteximo (Laiacutenez Samper et al 2011)

Principios

El concepto de PPP fue introducido por primera vez en los antildeos 70 del pasado siglo

y los fundamentos teoacutericos del PPP se documentan en Zumberge et al (1997)

Como se describe en Hofmann-Wellenhof et al (2008) el modelo matemaacutetico

baacutesico de PPP con observables de doble frecuencia se define por la combinacioacuten

libre ionosfera de dos pseudodistancias de coacutedigo y fase de la portadora (Huber et

al 2010)

( ) ( )

( ) ( )

Donde f1 y f2 son las frecuencias GPS L1 y L2 P(Li) y Φ(Li) son los observables

de coacutedigo y fase ρ es la pseudodistancia c es la velocidad de la luz dT es el desfa-

se del reloj del receptor dtrop es el efecto troposfeacuterico Nrsquoi es el teacutermino de ambi-

guumledad de fase en Φ(Li) Las anteriores ecuaciones indican que los paraacutemetros des-

conocidos que se deberaacuten estimar en PPP incluyen coordenadas de posicioacuten

teacuterminos de ambiguumledad de fase desfase del reloj del receptor y efecto troposfeacuterico

(InsideGNSS 2006)

3 Introduccioacuten

93

El marco de referencia

Una caracteriacutestica importante del PPP es su caraacutecter absoluto ya que el uso de las

oacuterbitas y relojes utilizados como datos son de naturaleza global es decir expresa-

das en el mismo marco de referencia que las oacuterbitas de los sateacutelites Por lo que las

soluciones obtenidas aplicando esta teacutecnica seraacuten tambieacuten globales esto es los

resultados se expresan en un marco de referencia definido por los productos globa-

les y no dependen de puntos locales o regionales por lo que el datum geodeacutesico no

estaacute definido a partir de constrentildeimientos de estaciones de referencia Si como

habitualmente se hace se utilizan oacuterbitas precisas del IGS estaraacuten referidas al ac-

tual Marco de Referencia Terrestre Internacional el ITRF08 A su vez hay que

considerar que las coordenadas estaacuten referidas a la eacutepoca en que se realizan las

mediciones De manera que si queremos vincular las coordenadas obtenidas con el

PPP a un marco de referencia diferente es necesario tener en cuenta fundamental-

mente la diferencia entre la eacutepoca de definicioacuten del marco y la eacutepoca de medicioacuten

Por todo ello se podraacuten emplear receptores situados en cualquier lugar de la Tierra

y las coordenadas obtenidas se referiraacuten al mismo marco de referencia Este caraacutecter

absoluto de las coordenadas implica que efectos como mareas oceaacutenicas atmoacutefera y

los producidos en la corteza terrestre se reflejen de forma maacutes aparente en los resul-

tados PPP que en una teacutecnica relativa En consecuencia PPP estaacute maacutes afectado por

las deficiencias del modelo de movimiento de la estacioacuten asumido en el anaacutelisis asiacute

como por los errores en las oacuterbitas del sateacutelite y en los relojes

Sesgos y errores

Aunque se trata de un tema en general poco conocido por el usuario final ya que se

encuentra ldquoencerradordquo dentro de los algoritmos del software que calcula las posi-

ciones es importante conocer que el PPP requiere de una gran cantidad de correc-

ciones para alcanzar las exactitudes que ofrece estas son la rotacioacuten de fase de los

sateacutelites efectos relativistas correccioacuten de las mareas terrestres carga oceaacutenica y

otros paraacutemetros geofiacutesicos como el movimiento del polo y el movimiento de las

placas tectoacutenicas conjunto de correcciones que son propias de este meacutetodo en com-

paracioacuten con el meacutetodo diferencial

Normalmente en PPP se utiliza la combinacioacuten lineal libre de ionosfera de obser-

vaciones de coacutedigo y fase de portadora para eliminar el efecto ionosfeacuterico de primer

orden Esta combinacioacuten lineal sin embargo deja un componente de retardo ionos-

feacuterico residual de hasta unos pocos centiacutemetros que representan teacuterminos ionosfeacuteri-

cos de orden superior (Hoque y Jakowski 2007) Las oacuterbitas de los sateacutelites y los

errores de los relojes se pueden estimar utilizando los productos del IGS de estima-

cioacuten de oacuterbitas y estados de los relojes El error del reloj del receptor se estima co-

mo uno de los paraacutemetros desconocidos El efecto de las cargas oceaacutenicas las ma-reas terrestres efecto wind-up de la fase de la portadora efectos relativistas y las

variaciones de centro de fase de la antena del receptor pueden modelarse o calibrar-

3 Introduccioacuten

94

se El retardo troposfeacuterico se puede reducir mediante el uso de modelos empiacutericos

(por ejemplo modelos de Hopfield o Saastamoinen) o mediante el uso de las co-

rrecciones troposfeacuterica facilitadas por redes regionales GPS En la actualidad los

productos de oacuterbitas precisas y relojes del IGS no tienen en consideracioacuten el retardo

ionosfeacuterico de segundo orden Esto deja un componente de error residual que ralen-

tiza el tiempo de convergencia y deteriora la solucioacuten PPP Para solventar este pro-

blema se pueden utilizar correcciones de retardo ionosfeacuterico de orden superior

cuando se estimen las oacuterbitas precisas y las correcciones de reloj y cuando se forme

el modelo matemaacutetico PPP (Elsobeiey y El-Rabbany 2011)

Ventajas e inconvenientes

Como se ha mencionado antes la teacutecnica PPP ofrece beneficios significativos en

comparacioacuten con las teacutecnicas de posicionamiento diferencial

- PPP requiere un uacutenico receptor de GPS y por lo tanto no se necesitan es-

taciones de referencia proacuteximas al usuario

- PPP se puede considerar un planteamiento de posicionamiento global debi-

do a que sus soluciones de posicioacuten se refieren a un marco de referencia

global Como resultado PPP proporciona mucha mayor consistencia de po-

sicionamiento que el meacutetodo diferencial que proporciona soluciones de

posicioacuten relativas a la estacioacuten o estaciones base

- PPP consigue que desaparezcan las limitaciones referidas a la longitud del

vector o de la base

- PPP reduce los costes en mano de obra y equipos y simplifica la logiacutestica

operativa para el trabajo de campo ya que elimina la dependencia de la es-

tacioacuten base

- PPP puede tener otras aplicaciones maacutes allaacute del posicionamiento Por

ejemplo como la teacutecnica PPP estima los paraacutemetros del reloj del receptor y

los efectos troposfeacutericos ademaacutes de los paraacutemetros de posicioacuten de coorde-

nadas proporciona otra forma para la transferencia de tiempo preciso y la

estimacioacuten troposfera mediante un uacutenico receptor GPS

La principal desventaja del PPP es que requiere tiempos de convergencia largos

necesarios para que la solucioacuten flotante de las ambiguumledades de la fase converja

para garantizar un posicionamiento a nivel centimeacutetrico (Rizos et al 2012) Esto no

supone un problema para el caso que nos ocupa puesto que en lo que a control de

desplazamientos se refiere se realizan observaciones estaacuteticas

Algunos proveedores de datos y productos de PPP

Para el procesamiento con PPP se necesitan datos de efemeacuterides y estado de relojes

de alta precisioacuten Estos datos los proporcionan de forma gratuita organismos como

el IGS una lista detallada de los productos que proporciona el IGS se puede consul-

tar en httpigscbjplnasagov

3 Introduccioacuten

95

En este momento se puede encontrar una variedad de programas PPP comerciales

incluso en liacutenea Los servicios en liacutenea ofrecen la posibilidad de subir archivos de

observacioacuten RINEX (Receiver Independent Exchange Format) para procesarlos de

forma totalmente automatizada en un servidor Los resultados se devuelven a traveacutes

de correo electroacutenico o ftp en un corto intervalo de tiempo

Seguidamente se describen brevemente los diferentes paquetes de software y plata-

formas de Internet

CSRS-PPP

NRCans (Natural Resources Canadarsquos) PPP tambieacuten conocido como CSRS-PPP

(Canadian Spatial Reference System) es un servicio PPP en liacutenea gratuito para

postprocesado de datos GPS disponible desde 2003

(httpwwwgeodnrcangccaproducts-produitsppp_ephp) CSRS-PPP permite a

los usuarios de GPS enviar viacutea internet archivos de datos curdos de observacioacuten

GPS de simple o doble frecuencia estaacuteticas o cinemaacuteticas En el caso de aplicacio-

nes estaacuteticas se pueden alcanzar precisiones globales de nivel centimeacutetrico para

receptores de doble frecuencia asiacute como para los receptores monofrecuencia utili-

zando datos de coacutedigo y fase de portadora Para aplicaciones cinemaacuteticas soacutelo se

pueden alcanzar precisiones subcentimeacutetricas en el caso de receptores de doble

frecuencia

GAPS de UNB

La Universidad de New Brunswick (UNB) desarrolloacute el software de anaacutelisis y posi-

cionamiento GPS Analysis and Positioning Software (GAPS) De acuerdo con

Leandro et al (2007) los algoritmos utilizados en GAPS siguen maacutes o menos los

enfoques estaacutendar de PPP GAPS estaacute disponible como maacutequina de procesamiento

en liacutenea a traveacutes de la paacutegina web httpgapsggeunbcappp Se puede realizar

tanto el procesamiento estaacutetico como el cinemaacutetico

GrafNav de Waypoint

GrafNav es una herramienta de procesamiento de trayectoria para aplicaciones ae-

ronaacuteuticas que proporciona una aplicacioacuten para PPP El software puede procesar

observaciones de coacutedigo y fase de una o doble frecuencia junto con archivos de

informacioacuten precisa de oacuterbitas y relojes Seguacuten Waypoint (2006) se pueden alcan-

zar precisiones de 10-20 cm para mediciones aeronaacuteuticas tiacutepicas

Bernese Software v50 (BSW)

Aunque se trata de una herramienta tradicional de procesamiento de dobles diferen-

cias concretamente la que se ha utilizado para compensar las redes GNSS en esta

Tesis el software Bernese (BSW) (httpwwwberneseunibech) desarrollado en

el Instituto Astronoacutemico de la Universidad de Berna tambieacuten tiene capacidad para

analizar mediciones GNSS sin diferenciar en modo de post-proceso BSW PPP es

3 Introduccioacuten

96

muy raacutepido y eficiente generando coordenadas de precisions centimeacutetricas Sin

embargo no es posible llegar a la precision que se alcanza con el anaacutelisis de redes

Perspectivas

Con respecto a los retos PPP se enfrenta a varios con el fin de alcanzar su pleno

potencial de aplicaciones el maacutes importante es el largo tiempo de inicializacioacuten

que es un inconveniente para aplicaciones en tiempo real

Por todo lo visto anteriormente trataacutendose del estudio de los desplazamientos de la

corteza terrestre la teacutecnica PPP es capaz de aportar posiciones absolutas precisas

Por lo tanto incluso si todas las estaciones se ven afectadas por desplazamientos

siacutesmicos PPP es capaz de ofrecer posiciones absolutas vaacutelidas para el proceso de

monitorizacioacuten Este asiacute como la idoneidad para aplicaciones en tiempo real puede

ser considerado como una ventaja importante de esta estrategia (Mendoza et al 2012)

3233 Radar de apertura sinteacutetica interferomeacutetrico (InSAR)

Otra de las teacutecnicas maacutes utilizadas para la deteccioacuten de movimientos de la corteza

terrestre es la conocida como InSAR que viene del acroacutenimo SAR (Synthetic Aper-

ture Radar) se trata pues de una teacutecnica que parte de la informacioacuten de un Radar de

Apertura Sinteacutetica La interferometriacutea diferencial (InSAR) usando imaacutegenes radar

de apertura sinteacutetica (SAR) genera una nueva imagen (interferograma) a partir de

dos imaacutegenes SAR de una misma zona Se trata de una teacutecnica en desarrollo y de

gran precisioacuten la cual combinada con datos como pueden ser geoloacutegicos morfoloacute-

gicos sismoloacutegicos etc se muestra muy eficaz en la cuantificacioacuten de deformacio-

nes superficiales en el terreno (Gimeacutenez Peraacutelvarez J D 2012)

Las teacutecnicas de teledeteccioacuten tradicionalmente se han caracterizado por aprovechar

la radiacioacuten electromagneacutetica solar (natural) como fuente generadora o emisor de

ondas para el posterior tratamiento y generacioacuten de imaacutegenes Cada sensor o recep-

tor utilizado en cada caso trabaja en una banda concreta Es decir aprovecha una

determinada longitud de onda de todo el espectro electromagneacutetico que un objeto

cualesquiera emite como respuesta a la radiacioacuten recibida para generar una ima-

gen Representa un avance cuando se puede controlar la fuente generadora de on-

das seguacuten el objetivo Asiacute surgen un tipo particular de teacutecnicas de teledeteccioacuten

cuando el emisor de ondas es artificial con lo que se puede controlar la emisioacuten de

ondas en una determinada frecuencia eacuteste es el caso por ejemplo de las imaacutegenes

RADAR (Radio Detection And Ranging) (Gimeacutenez Peraacutelvarez J D 2012)

La generacioacuten de imaacutegenes mediante teacutecnica de RADAR trabaja en la zona del

espectro electromagneacutetico correspondiente a las microondas comprendida entre

aproximadamente 10 y 10-3 cm Por tanto las imaacutegenes RADAR tienen una serie

3 Introduccioacuten

97

de ventajas como pueden ser la capacidad de atravesar las nubes y la lluvia asiacute

como la de tomar registro en la oscuridad

Existen varias teacutecnicas de generacioacuten de imaacutegenes mediante RADAR El meacutetodo

tradicional se conoce como Sistema Radar Real o RAR (figura 30 izquierda) por

otro lado tambieacuten existe el conocido Sistema Radar de Apertura Sinteacutetica o SAR

(Figura 334 derecha) utilizado por los sateacutelites europeos ERS-1 y ERS-2 El SAR

inversamente al RAR logra una resolucioacuten mayor cuanto menor es la longitud de la

antena lo que supone una mejora teacutecnica sensible respecto a este uacuteltimo

Figura 334 Geometriacutea RAR (izquierda) y geometriacutea SAR (derecha) (tomada de

httpwwwstanfordedugroupradargrouphtml grupo de interferometriacutea radar de la Universidad

de Standford Prof Howard Zebker)

32331 Sistema Radar de Apertura Sinteacutetica

El Sistema Radar de Apertura Sinteacutetica o SAR se basa fundamentalmente en el

efecto Doopler (cuando la fuente emisora de ondas y el observador estaacuten en movi-

miento relativo el ancho de banda se acorta hacia donde se mueve el emisor y se

alarga hacia donde se aleja) y como se ha mencionado con anterioridad es utiliza-

do por los sateacutelites europeos ERS-1 y ERS-2 El SAR tiene muacuteltiples aplicaciones

como pueden ser (Gimeacutenez Peraacutelvarez J D 2012)

- Obtencioacuten del espectro de las olas de agua en el oceacuteano

- Clasificacioacuten de los tipos de hielos

- Seguimiento de desplazamientos del hielo

- Modelos digitales del terreno por interferometriacutea

- Deteccioacuten automaacutetica de vertidos de fuel

- Altiacutemetros radar

- Radargrametriacutea

- Geodesia determinacioacuten del geoide

- Deformaciones del terreno

3 Introduccioacuten

98

Este tipo de imaacutegenes (como cualquier otra anaacuteloga) necesita antes de su genera-

cioacuten definitiva un preprocesado que corresponde fundamentalmente a la elimina-

cioacuten del ruido (Speckle) y un posterior procesado de la imagen mediante un proto-

colo previamente establecido Para la interpretacioacuten de las imaacutegenes hay que tomar

las siguientes consideraciones

- Las sombras observadas son consecuencia del aacutengulo de incidencia y no de

la geometriacutea de la iluminacioacuten solar

- Los niveles de gris estaacuten relacionados con la propiedad de dispersioacuten de la

superficie A mayor dispersioacuten tonos maacutes claros

- Los distintos tipos de superficies generan distintos tipos de dispersiones

o Aacutereas urbanas dispersioacuten muy fuerte

o Bosques dispersioacuten intermedia

o Agua calmada baja dispersioacuten

- La dispersioacuten que proporciona informacioacuten de la superficie es proporcio-

nal a la rugosidad las propiedades dieleacutectricas y las pendientes locales

32332 Interferometriacutea diferencial mediante imaacutegenes de radar de apertura

sinteacutetica

La interferometriacutea se centra en el estudio y explotacioacuten de la informacioacuten propor-

cionada por las imaacutegenes de fase de las imaacutegenes complejas SAR Tanto la teacutecnica

de de interferometriacutea SAR como la interferometriacutea diferencial (InSAR) se basan

en la explotacioacuten contenida en uno o maacutes interferogramas La interferometriacutea es

utilizada para la cuantificacioacuten de deformaciones ocurridas en la superficie terrestre

mediante la obtencioacuten de la altura del suelo a partir de dos imaacutegenes SAR obteni-

das desde puntos proacuteximos con cierto intervalo temporal de separacioacuten como se

puede apreciar en la Figura 335 (Gimeacutenez Peraacutelvarez J D 2012)

El avance y desarrollo de esta teacutecnica como tantas otras anaacutelogas va unida a la

capacidad de adquisicioacuten de ordenadores personales y a la disponibilidad de imaacutege-

nes de RADAR de casi cualquier zona del planeta procedentes de los sateacutelites eu-

ropeos ERS-1 ERS-2 y ENVISAT y el japoneacutes J-ERS-1 Se trata de un meacutetodo de

gran precisioacuten cuya potencia radica en que trabaja con la informacioacuten de fase de la

onda emitida por el sateacutelite y por tanto la precisioacuten estaacute uacutenicamente limitada por la

longitud de onda de la radiacioacuten emitida En el caso de los sateacutelites europeos ERS la

longitud de onda emitida es de 56 mm por lo que pueden llegar a identificarse des-

plazamientos proacuteximos a la mitad de un ciclo es decir 28 mm Todo esto ha propi-

ciado la realizacioacuten de numerosos estudios en los que se identifican y cuantifican

importantes deformaciones superficiales

3 Introduccioacuten

99

Figura 335 Generacioacuten de imaacutegenes SAR (tomada de



32333 Metodologiacutea General

La teacutecnica de la interferometriacutea diferencial aplicada al estudio de deformaciones

ocurridas en la superficie terrestre consiste fundamentalmente en la comparacioacuten

de la informacioacuten de fase de dos imaacutegenes SAR de una misma superficie tomadas

antes y despueacutes respectivamente del evento en cuestioacuten sobre la zona afectada (Fi-

gura 336 izquierda) La diferencia resultante de fases origina un nuevo tipo de

imagen llamada interferograma (Figura 336 derecha) y que se define como la dife-

rencia de fase entre las dos imaacutegenes La idea fundamental es la estimacioacuten del

nuacutemero de ciclos completos de longitud de onda para a partir de ella y el interfero-

grama poder determinar la elevacioacuten del terreno Es un proceso complejo y existen

varios algoritmos con estimaciones que pretenden obtener la maacutexima precisioacuten y

bondad del meacutetodo (fase de Unwrapping)

Por tanto mediante esta teacutecnica se puede apreciar deformaciones o variaciones de

altura en la direccioacuten suelo-sateacutelite Cualquier deformacioacuten en la horizontal como

puede ser el caso de una falla de componente exclusivamente en direccioacuten pasaraacute

desapercibida En los casos en los que exista deformacioacuten el interferograma regis-

tra un modelo de interferencia compuesto de franjas (fringes) que contienen toda la informacioacuten sobre la geometriacutea relativa entre las dos imaacutegenes Cada franja que

corresponde con un ciclo de fase equivale a un cambio de distancia suelo-sateacutelite

3 Introduccioacuten

100

de 28 mm Se trata de una deformacioacuten escalar y no vectorial como la obtenida con

sistemas GPS

Figura 336 Reflejo en franjas de interferograma que tendriacutea un levantamiento como el mostrado

(izquierda) Esquema mostrando como la diferencia de fase de la onda emitida y recibida por el

sateacutelite indica la cantidad de movimiento en la direccioacuten suelo-sateacutelite producido en este caso por

un movimiento cosiacutesmico (tomada de httpwwwstanfordedugroupradargrouphtml grupo de

interferometriacutea radar de la universidad de Standford Prof Howard Zebker)

324 Redes de estaciones permanentes

Con el desarrollo de las teacutecnicas GNSS son muchos los organismos que han puesto

en marcha sus propias redes de estaciones permanentes GNSS la mayoriacutea de las

cuales ofrecen sus datos de forma gratuita

Una red de estaciones permanentes GNSS debe tener tres componentes fundamen-

tales

- Las estaciones GPS permanentes funcionando en forma autoacutenoma que re-

colectan las observaciones GPS y las almacenan para despueacutes enviarlas al

centro de control correspondiente

- El centro de coordinacioacuten y almacenamiento de datos que coordina el fun-

cionamiento de la red y concentra las mediciones realizadas en un servidor

- El centro de caacutelculo que procesa las observaciones de la red para obtener

coordenadas de las estaciones correcciones ionosfeacutericas y otros productos

uacutetiles

Las redes de estaciones permanentes ofrecen muacuteltiples beneficios tanto en lo que se

refiere a la emisioacuten de correcciones en tiempo real para trabajar en RTK (Real Time

Kinematic) como en lo referente a la puesta a disposicioacuten de los datos estaacuteticos

recolectados por las estaciones estos datos son los que se han utilizado para la rea-

lizacioacuten de la presente tesis

3 Introduccioacuten

101

Los objetivos de una estacioacuten permanente son varios

- Objetivos de caraacutecter praacutectico como son reducir la inversioacuten en equipa-

miento de los profesionales y mejorar el rendimiento de los trabajos de

campo gracias a las emisiones de correcciones RTK

- Objetivos de caraacutecter geodeacutesico estos son mejorar la georreferenciacioacuten

cartograacutefica perfeccionar los marcos de referencia nacionales o regionales

y contribuir con el marco de referencia mundial (ITRF Internacional Te-

rrestrial Reference Frame)

- Objetivos de caraacutecter geofiacutesico geodinaacutemico u otros determinar los mo-

vimientos de la corteza terrestre realizar estudios climatoloacutegicos investi-

gar la variabilidad ionosfeacuterica etc

Las tareas de una estacioacuten permanente son principalmente la recoleccioacuten de obser-

vaciones de forma continua la verificacioacuten de la calidad de los datos la transfor-

macioacuten de las observaciones a un formato convencional (RINEX) y la compresioacuten

de los archivos de datos asiacute como el almacenamiento de la informacioacuten en un ser-

vidor

Los elementos baacutesicos que componen una estacioacuten permanente son un receptor y

una antena GNSS geodeacutesicos un PC para almacenar y administrar la informacioacuten

programas de automatizacioacuten conexioacuten a Internet fuente continua de alimentacioacuten

Aunque la estacioacuten realiza sus operaciones mecaacutenicamente mediante un programa

de control nunca es posible prescindir totalmente de personal teacutecnico

La ubicacioacuten de una estacioacuten permanente debe cumplir una serie de requisitos

- El horizonte debe estar despejado

- En las cercaniacuteas de la antena no deben encontrarse objetos que puedan in-

ter-ferir con las sentildeales GNSS o producir multicamino

- El terreno debe ser geoloacutegicamente estable

- La antena debe estar montada sobre una estructura riacutegida y perdurable

- El sitio debe estar libre de interferencias electromagneacuteticas

- Debe contarse con la infraestructura indispensable energiacutea eleacutectrica cone-

xioacuten a Internet seguridad y accesibilidad faacutecil

En lo que se refiere a la gestioacuten una estacioacuten permanente puede ser gestionada por

cualquier organismo puacuteblico o privado aunque es interesante que se integre en la

red nacional o regional de estaciones GNSS permanentes

Una red nacional de estaciones permanentes GNSS evita conflictos de coordenadas

entre provincias o municipios por otro lado el procesamiento conjunto de los datos

de toda la red garantiza la homogeneidad de las coordenadas de todas sus estaciones

y proporciona un marco de referencia uniforme

3 Introduccioacuten

102

Si las estaciones permanentes estaacuten integradas en la red nacional

- Sus coordenadas se calculan perioacutedicamente lo que garantiza calidad y fia-

bilidad

- El centro de coordinacioacuten y los centros de caacutelculo brindan soporte teacutecnico

tanto a los profesionales a cargo de la estacioacuten como a los profesionales

usuarios de la estacioacuten

- Los datos de todas las estaciones estaacuten disponibles en un uacutenico servidor

- Los datos se almacenan de acuerdo con estaacutendares

- Las coordenadas de las estaciones permanentes tienen valor legal porque se

hallan referidas al marco de referencia nacional promulgado oficialmente

por la autoridad competente

Existen redes de estaciones permanentes a diferentes niveles a nivel mundial cabe

destacar la red del IGS o la red CORS de Estados Unidos A nivel continental en-

contramos la red EUREF A nivel nacional tenemos la red del IGN (Instituto Geo-

graacutefico Nacional) A nivel autonoacutemico casi todas las autonomiacuteas disponen de una

red de estaciones permanentes asiacute Aragoacuten Andaluciacutea Asturias C Valenciana

Cantabria Castilla y Leoacuten Cataluntildea Extremadura Islas Canarias La Rioja Mur-

cia Navarra y Paiacutes Vasco disponen de sus propias redes de estaciones permanentes

En Castilla La Mancha Islas Baleares y Madrid todaviacutea no disponen de red

325 Estado del arte

El uso de las tecnologiacuteas GNSS ha supuesto un gran avance en el campo de la Geo-

dinaacutemica proporcionando medidas directas de los desplazamientos de las placas y

de las deformaciones intraplaca Esta informacioacuten es baacutesica para la comprensioacuten de

la cinemaacutetica de estos movimientos por lo que actualmente estaacuten operativos nume-

rosos programas de investigacioacuten tanto nacionales como internacionales al respecto

3251 Programas internacionales

32511 International Litosphere Program

El ILP fue establecido en 1980 por el International Council of Scientific Unions

(ICSU) a peticioacuten de la International Union of Geological Sciences (UICG) y la

International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG) Se puede consultar in-

formacioacuten maacutes detallada acerca de este programa en su paacutegina web

httpsclilpgfz-potsdamde

El Programa International Litosphere Program (ILP) busca dilucidar la naturaleza

la dinaacutemica el origen y evolucioacuten de la Litosfera a traveacutes de proyectos de investi-

gacioacuten internacionales y multidisciplinares relacionados con las ciencias de la Tie-rra a traveacutes de comiteacutes de coordinacioacuten

3 Introduccioacuten

103

El ILP se encarga de promover proyectos de investigacioacuten de intereacutes para las comu-

nidades geoloacutegica (UISG) y geofiacutesica (IUGG) Se pretende lograr un equilibrio

entre hacer frente a las necesidades sociales como comprender las cataacutestrofes natu-

rales el suministro de informacioacuten para la mejora en la exploracioacuten de recursos y la

proteccioacuten del medio ambiente y satisfacer la curiosidad cientiacutefica

Perfil del programa

El estudio integral de la Tierra soacutelida es fundamental para el programa ILP desde

los siguientes puntos de vista

- La Litosfera constituye la conexioacuten entre el interior terrestre y la superficie

de la Tierra

- La Litosfera es el nexo de unioacuten entre la geologiacutea la geofiacutesica y geoteacutecni-

ca (es decir la interfaz centrada entre la IUGS y IUGG )

- Los avances en el estudio de la Litosfera no pueden prosperar sin la inte-

gracioacuten de teacutecnicas de teledeteccioacuten y monitorizacioacuten (donde es clave el

uso de teacutecnicas GNSS como las empleadas en la presente tesis) recons-

truccioacuten y procedimientos de modelado

Retos del programa

Fomentar la investigacioacuten fundamental sobre la Litosfera para propiciar nuevos

conocimientos en relacioacuten a los procesos de la Tierra Los desafiacuteos a los que se

enfrenta a este respecto el ILP en el futuro cercano son

- Fortalecer la conexioacuten entre aspectos de la Tierra soacutelida y no soacutelida rela-

cionados con la Litosfera

- Fortalecer el perfil y el impacto de la investigacioacuten sobre la Litosfera en

temas de relevancia social como la energiacutea y el medio ambiente

- Ser atractivo para los joacutevenes investigadores mediante la eleccioacuten de temas

interesantes adoptando enfoques integradores

- Promover la formacioacuten de joacutevenes investigadores en los estudios Litosfera

Temas de investigacioacuten propuestos

Desde 1990 los proyectos del ILP se han movido en torno a los cuatro temas de

investigacioacuten principales

- Ciencias de la tierra sobre el cambio global

- Dinaacutemica continental y procesos profundos

- Litosfera Continental

- Litosfera oceaacutenica

Los temas propuestos para los nuevos grupos de trabajo incluyen

- Cartografiacutea integrada de la Litosfera

- Dinaacutemica del Manto

3 Introduccioacuten

104

- Respuesta de la Litosfera en los procesos de superficie

- Estudios paleoclimaacuteticos

Una caracteriacutestica clave en los grupos de trabajo es su caraacutecter dinaacutemico Existen

grupos durante un periacuteodo limitado de cinco antildeos Se da un valor especial a las

iniciativas recientes en Ameacuterica del Norte para la adquisicioacuten de datos a gran escala

(como EarthScope) y para buscar valor antildeadido de los programas nacionales maacutes

importantes como por ejemplo los emprendidos en China India y Ameacuterica del Sur

32512 Programa Topo Europe Euro array

El programa Topo Europe aborda la evolucioacuten topograacutefica 4-D de los oroacutegenos y

regiones internas de la placa europea a traveacutes de un enfoque multidisciplinario que

integra Geologiacutea Geofiacutesica Geodesia y Geoteacutecnica El programa se centra en mo-

nitorizacioacuten tratamiento de imaacutegenes reconstruccioacuten y la modelizacioacuten de los pro-

cesos que interactuacutean y controlan la

topografiacutea continental con los ries-

gos naturales asociados Se puede

consultar informacioacuten maacutes detalla-

da acerca de este programa en su

paacutegina web httpwwwtopo-

europeeu

Topo Europe realiza una serie de

novedosos estudios sobre cuantifi-

cacioacuten de movimientos verticales

(para los que el uso de las teacutecnicas

GNSS es fundamental) relacionan-

do la evolucioacuten de cauces fluviales

con hundimientos debidos a causas

tectoacutenicas en laboratorios naturales

cuidadosamente seleccionados en

Europa Estos laboratorios naturales

incluyen los Alpes Caacuterpatos-cuenca panoacutenica la plataforma de Europa central y

oriental la regioacuten de los Apeninos-Egeo-Anatolia la Peniacutensula Ibeacuterica el margen

continental de Escandinavia la plataforma de Europa del este y la zona oriental del

Caacuteucaso

Se integran instalaciones de investigacioacuten europeas y conocimientos esenciales para

avanzar en la comprensioacuten del papel de la topografiacutea en los sistemas dinaacutemicos

ambientales de la Tierra El objetivo principal es doble

- Integrar los programas nacionales de investigacioacuten en una red europea co-muacuten

- Integrar las actividades de los institutos Topo Europe y los participantes

Figura 337 Programa Topo Europe Aacutembitos

de actuacioacuten

3 Introduccioacuten

105

Los principales objetivos son proporcionar un foro interdisciplinario para compartir

conocimiento e informacioacuten en el campo de la evolucioacuten neotectoacutenica y topografica

de Europa de promover y fomentar la investigacioacuten multidisciplinar en una escala

verdaderamente europea para aumentar la movilidad de los cientiacuteficos y la forma-

cioacuten de joacutevenes cientiacuteficos

Justificacioacuten del programa Topo Europe

La topografiacutea continental es la interfaz de los procesos que ocurren en las profundi-

dades de la Tierra la superficie y la atmoacutesfera La topografiacutea influye en la sociedad

no soacutelo como resultado de cambios lentos en el paisaje sino tambieacuten en teacuterminos de

su impacto sobre los riesgos geoloacutegicos y el medio ambiente Cuando sube el nivel

del mar de un lago o del agua subterraacutenea o bien se produce una subsidencia au-

menta el riesgo de inundaciones que afecta directamente a la sostenibilidad de los

ecosistemas locales y los haacutebitats humanos Por otro lado la disminucioacuten de niveles

de agua y tierras pueden conducir a un mayor riesgo de erosioacuten y desertificacioacuten

En el pasado reciente los deslizamientos catastroacuteficos y caiacutedas de roca han causado

graves dantildeos y numerosas viacutectimas en Europa El raacutepido crecimiento demograacutefico

en las cuencas hidrograacuteficas tierras bajas costeras y las regiones montantildeosas y el

calentamiento global asociado a fenoacutemenos meteoroloacutegicos excepcionales cada vez

maacutes frecuentes pueden agravar el riesgo de inundaciones A lo largo de las zonas

de deformacioacuten activa los terremotos y las erupciones volcaacutenicas causan cambios

en la topografiacutea de corta duracioacuten y localizada Estos cambios pueden presentar

peligros adicionales pero al mismo tiempo permiten cuantificar el estreacutes y la acu-

mulacioacuten de tensioacuten un control de clave para la evaluacioacuten de riesgo siacutesmico y

volcaacutenico A pesar de que los procesos naturales y las actividades humanas causan

riesgos geoloacutegicos y cambios ambientales la contribucioacuten relativa de los distintos

componentes es todaviacutea poco conocida El hecho de que la topografiacutea influye el

clima es conocido desde el comienzo de la civilizacioacuten pero soacutelo recientemente

somos capaces de modelar sus efectos en las regiones donde se dispone de buenos

datos topograacuteficos y climatoloacutegicos

El estado actual y el comportamiento de la superficie de la Tierra es una consecuen-

cia de los procesos que operan en una amplia gama de escalas de tiempo Los efec-

tos maacutes importantes son los relacionados con la actividad tectoacutenica el hundimiento

y el desarrollo de los sistemas fluviales los efectos residuales de las edades de hielo

en los movimientos verticales de la corteza efectos climatoloacutegicos y los poderosos

impactos antropogeacutenicos Si queremos entender el estado actual del sistema de la

Tierra para predecir su futuro y para disentildear nuestro uso de la misma necesitamos

comprender este espectro de procesos operando al mismo tiempo pero en diferentes

escalas de tiempo El desafiacuteo de las ciencias de la Tierra es describir el estado del

sistema para controlar sus cambios prever su evolucioacuten y para evaluar los modos

de su uso sostenible por la sociedad humana

3 Introduccioacuten

106

Objetivos especiacuteficos de Topo Europe

- Modelado de la subsidencia en las cuencas y deltas de Europa

- Cuantificacioacuten de inestabilidades del terreno

- Monitorizacioacuten de alta resolucioacuten de los movimientos corticales en el espa-

cio y el tiempo para cuantificar la relacioacuten entre fuentes y sumideros de se-

dimentos y el disentildeo de modelos tectoacutenicos y siacutesmicos

- Adaptacioacuten de los sistemas de modelizacioacuten numeacuterica y analoacutegica para la

caracterizacioacuten de las relaciones de retroalimentacioacuten entre la tectoacutenica la

topografiacutea y el clima

- Imaacutegenes tomograacuteficas de alta resolucioacuten de la interaccioacuten dinaacutemica entre

el Manto y la Litosfera y sus efectos sobre la topografiacutea de la superficie

- Estudio de los efectos de los procesos neotectoacutenicos en los cauces fluviales

y la evolucioacuten costera con especial atencioacuten a los riesgos de inundacioacuten

32513 Programa Topoiberia

El proyecto Topo-Iberia responde al intereacutes de la comunidad cientiacutefica espantildeola por

establecer un marco cientiacutefico-tecnoloacutegico en el que desarrollar de manera integra-

da estudios geocientiacuteficos multidisciplinares sobre el lsquomicro-continentersquo formado

por la peniacutensula ibeacuterica y sus maacutergenes

La configuracioacuten del relieve terrestre (topografiacutea continental y batimetriacutea marina) y

los cambios que puedan producirse en nuestro entorno geograacutefico natural tienen una

trascendencia social innegable ya que marcan las condiciones de habitabilidad y

desarrollo futuro de la actividad humana

Los cambios en el relieve pueden producirse a ritmos temporales muy variados y

tener causas muy diversas de tipo natural o antropogeacutenico pero deben ser tenidos

muy en cuenta en aspectos como evaluacioacuten de recursos y riesgos naturales cambio

climaacutetico etc

Hasta hace poco tiempo se analizaba la topografiacutea continental en relacioacuten uacutenica-

mente con una serie de procesos que tienen lugar en la superficie terrestre y en la

atmoacutesfera Estudios recientes han reconocido la importancia e influencia que sobre

la topografiacutea ejercen tambieacuten los procesos geoloacutegicos profundos a nivel de Litosfe-

ra y Manto terrestre El grado de impacto de tales procesos profundos y las relacio-

nes de interdependencia y retroalimentacioacuten que existen entre todos ellos son auacuten

mal conocidos y poco cuantificados

Para su comprensioacuten se requieren estudios innovadores multidisciplinares e inte-

grados en el aacutembito de las Ciencias de la Tierra Los modelos estructurales y evolu-

tivos deben basarse en conjuntos de datos con una resolucioacuten muy superior a la

disponible actualmente para lo que se requeriraacuten acciones de adquisicioacuten de nuevos

datos con gran densidad mediante plataformas experimentales multidisciplinares

3 Introduccioacuten

107

El proyecto Geociencias en Iberia Estudios integrados de topografiacutea y evolucioacuten

4D Topo-Iberia es una propuesta que involucra a maacutes de 100 investigadores de 10

grupos distintos y que responde a la voluntad e intereacutes de la comunidad cientiacutefica

espantildeola de establecer un marco cientiacutefico-tecnoloacutegico en el que desarrollar de

manera integrada estudios geocientiacuteficos multidisciplinares Se puede consultar

informacioacuten maacutes detallada acerca de este programa en su paacutegina web

httpwwwigmeesinternetTopoIberia

El lsquomicro-continentersquo formado por

la peniacutensula ibeacuterica y sus maacutergenes

constituye un laboratorio natural

idoacuteneo claramente reconocido a

nivel internacional para desarrollar

investigaciones innovadoras y de

frontera sobre su topografiacutea y evo-

lucioacuten 4D

La finalidad de Topo-Iberia es

comprender la interaccioacuten entre

procesos profundos superficiales y

atmosfeacutericos integrando investiga-

ciones en geologiacutea geofiacutesica geo-

desia y geo-tecnologiacutea El conoci-

miento de los cambios del relieve y

sus causas es de gran trascendencia

social por lo que respecta al cambio

climaacutetico y a la evaluacioacuten de re-

cursos naturales y riesgos

Como se indica en la Figura 338 se identifican tres aacutembitos prioritarios de actua-

cioacuten

- Zona norte de la placa ibeacuterica (Sistema Pirenaico-Cantaacutebrico) Este aacutembito

de actuacioacuten incluye los Pirineos y su prolongacioacuten hacia el oeste por la

Cordillera Cantaacutebrica y el margen continental noribeacuterico lo que constituye

un mismo aacutembito geodinaacutemico ligado a la interaccioacuten entre las placas Ibeacute-

rica y Europea Los relieves pirenaicocantaacutebricos se conectan hacia el sur

con la terminacioacuten norte de la Cordillera Ibeacuterica y terminan gradualmente

hacia el oeste a traveacutes de los Montes de Leoacuten y los suaves relieves del ma-

cizo galaico

- Aacuterea central peninsular (Meseta Sistemas Central e Ibeacuterico) El aacutembito

geodinaacutemico central del microcontinente Ibeacuterico incluye las regiones de-

formadas del interior de la placa como el Sistema Central y Cadena Ibeacuterica

y sus cuencas sedimentarias asociadas

Figura 338 Programa Topo Iberia Aacutembitos

prioritarios de actuacioacuten

3 Introduccioacuten

108

- Zona sur de la placa ibeacuterica (Sistema Beacutetico-Rifentildeo) Este aacutembito geodi-

naacutemico incluye el oroacutegeno Beacutetico-Rifentildeo el prisma de acrecioacuten del Golfo

de Caacutediz y las cuencas y maacutergenes de los mares de Alboraacuten y Argelino-

Balear occidental

Se pretende configurar una base de datos y resultados multidisciplinares que permi-

ta resolver los interrogantes actualmente existentes mediante estrategias novedosas

de interpretacioacuten conjunta

Objetivo fundamental del programa es incrementar decisivamente la informacioacuten

disponible con el despliegue sobre el terreno de una plataforma IberArray de

observacioacuten tecnoloacutegica multiinstrumental y de gran resolucioacuten

En cuanto a finalidades para aplicabilidad a intereses nacionales de los resultados

esperables estas investigaciones propician un incremento en la infraestructura geo-

loacutegica y geofiacutesica en cordilleras y cuencas de aguas territoriales espantildeolas En su

caso pueden ser aplicadas a actuaciones dirigidas a prevenir y disentildear planes de

contingencia para riesgos geoloacutegicos y tambieacuten medioambientales especialmente

en aquellas zonas en que se producen considerables terremotos y numerosos desli-

zamientos del terreno relacionados con el desarrollo actual del relieve y la elevacioacuten

de maacutergenes continentales Su aplicacioacuten en el aacutembito marino afecta a diversas

aacutereas con importante traacutefico mariacutetimo turiacutestico y comercial y viacuteas de paso obligado

para mercanciacuteas peligrosas Tambieacuten es posible la transferencia de nuestros resul-

tados al sector industrial especialmente en cuanto a la potencialidad en hidrocarbu-

ros en determinadas cuencas que han sido y son actualmente sujeto de exploracio-

nes comerciales por compantildeiacuteas petroleras nacionales y extranjeras

Figura 339 Equipos GPS de la Red Topo-Iberia

3 Introduccioacuten

109

Como se ha comentado uno de los objetivos principales del proyecto Topo-Iberia

es obtener informacioacuten sobre el estado de esfuerzos y la deformacioacuten dentro de la

Peniacutensula Ibeacuterica y sus maacutergenes puesto que los equipos GPS permiten medir la

deformacioacuten actual y proporcionan informacioacuten sobre tectoacutenica activa detectando

movimientos relativos entre las estaciones del orden de mmantildeo el proyecto Topo-

Iberia cuenta con un subproyecto GPS que preveacute el despliegue de una red semi-

permanente de 25 GPS de registro continuo durante un periodo de al menos 30

meses que se muestran en la Figura 339 Los equipos GPS cubriraacuten varias transec-

tas y zonas estrateacutegicas complementando los instrumentos actualmente disponibles

instalados por diversas instituciones Informacioacuten maacutes detallada acerca de este pro-

yecto se puede encontrar en su paacutegina web

httpwwwigmeesinternetTopoIberiametodologiashtmltheta

32514 Proyecto CAP (Central Andes Proyect)

Constituye un proyecto cientiacutefico auspiciado por la Fundacioacuten Nacional de Ciencias

de los Estados Unidos de Norteameacuterica y desarrollado por los Doctores Robert

Smalley Jr de la Universidad de Memphis y Mike Bevis de la Universidad de Ohio

que comenzoacute en el antildeo 1992 y consiste en el estudio de la deformacioacuten y desplaza-

miento de la corteza terrestre particularmente en la zona andina en la Repuacuteblica

Argentina

Informacioacuten maacutes detallada acerca del proyecto se puede encontrar en su paacutegina

web httpwwwigngobarNuestrasActividadesIDProyectosColaboracionCap

Figura 340 Central Andes Projetc Desplazamientos cosiacutesmicos asociados al terremoto de Chile

del 27 de febrero de 2010 de 88 Mw

3 Introduccioacuten

110

Desde los inicios del proyecto el Instituto Geograacutefico Nacional de Argentina

(IGN) estuvo directamente vinculado al mismo a traveacutes de la ejecucioacuten de medicio-

nes de campantildea a lo largo de toda la Repuacuteblica Argentina

Estas mediciones se realizan con receptores GPS de uacuteltima generacioacuten ubicados

satisfaciendo las necesidades del proyecto algunos de ellos se instalaron de forma

permanente y han constituido la base sobre la cual se ha desarrollado la Red Argen-

tina de Monitoreo Satelital Continuo (RAMSAC) administrada por el IGN Otros

puntos son medidos mediante campantildeas de observacioacuten El resultado de uno de sus

trabajos concretamente el estudio de los desplazamientos cosiacutesmicos asociados al

terremoto de Chile del 27 de febrero de 2010 se muestra en la Figura 340

La eleccioacuten y materializacioacuten de los puntos en el terreno es uno de los aspectos

fundamentales del eacutexito del proyecto debido al nivel de precisioacuten de la determina-

cioacuten de las coordenadas de los mismos En este aspecto el IGN capacita a sus profe-

sionales para esta tarea y lo estaacute haciendo actualmente en el procesamiento cientiacutefi-

co de los datos con el software GAMIT ndash GLOB K

A lo largo de maacutes de 15 antildeos de trabajo en conjunto entre las Instituciones y los

profesionales de cada una de las mismas se han publicado numerosos trabajos en

congresos internacionales y en las revistas cientiacuteficas maacutes prestigiosas del mundo

32515 Proyecto Corner Andes Project

El proyecto Corner Andes Project se basa en que los Andes presentan una oportuni-

dad uacutenica para estudiar los procesos de orogeacutenesis producidos por un proceso de

subduccioacuten de una placa oceaacutenica Por otra parte el conocimiento detallado de los

recursos hiacutedricos minerales e hidrocarburos es de vital importancia ya toda la re-

gioacuten presenta considerables riesgos siacutesmicos y volcaacutenicos

El proyecto busca entender en este laboratorio natural los procesos tectoacutenicos y

superficiales con estudios integrados que utilizan la sismologiacutea la geofiacutesica la

geologiacutea estructural y neotectoacutenica petrologiacutea iacutegnea y geoquiacutemica estratigrafiacutea

fiacutesica y anaacutelisis de cuencas la geomorfologiacutea la paleoclimatologiacutea y glaciologiacutea Es

de sentildealar que para la realizacioacuten de estos estudios el uso de las teacutecnis GNSS es

fundamental El aacutembito regional del proyecto constituye el oroacutegeno andino entre el

sur de Peruacute y la Patagonia con los esfuerzos concentrados en Argentina Chile y

Bolivia El proyecto se ha enriquecido y fortalecido por una estrecha cooperacioacuten

con los geocientiacuteficos de Ameacuterica Latina en la industria instituciones puacuteblicas y el

mundo acadeacutemico Informacioacuten maacutes detallada acerca del proyecto se puede encon-

trar en su paacutegina web httpwwwgeocornelledugeologycap

3 Introduccioacuten

111

Objetivos de del proyecto

La mayor parte de la investigacioacuten llevada a cabo por los miembros de Corner An-

des Project se ha centrado en Argentina y Chile aunque tambieacuten se ha trabajado en

Venezuela Bolivia Peruacute y Colombia

Los proyectos de investigacioacuten actuales maacutes importantes son los siguientes

- Estudio de la zona de subduccioacuten del norte de Chile

- Deformacioacuten asociada con la subduccioacuten

- Volcanismo Cenozoico en Argentina central y Chile relacioacuten del magma-

tismo con los aacutengulos de la zona de subduccioacuten y los procesos de la evolu-

cioacuten litosfeacuterica continental

- Las variaciones geoquiacutemicas temporales y espaciales en la zona de rocas

magmaacuteticas de la Patagonia Implicaciones para la evolucioacuten cortical y del

Manto

- Estudio de los cambios climaacuteticos en el inicio del Cuaternario en el desierto

de Atacama y sus relaciones con las aguas subterraacuteneas

- Paleoclima del Mioceno en las tierras bajas de los Andes Centrales

- La rotacioacuten de la vertiente occidental de los Andes Centrales y el origen de

las cuencas sedimentarias del Salar de Atacama y Calama

- Movimiento y migracioacuten de magma volcaacutenico

- Ciclo siacutesmico en la regioacuten andina

3252 Programas nacionales

32521 Programa Earth Scope

Earth Scope es un programa de la National Science Foundation (NSF) que desplie-

ga miles de instrumentos de prospeccioacuten siacutesmica GPS y otros instrumentos geofiacutesi-

cos para estudiar la estructura y la evolucioacuten de Ameacuterica del Norte (ver Figura

341) asiacute como los procesos que producen terremotos y erupciones volcaacutenicas Se

trata de un proyecto que fomenta la colaboracioacuten entre cientiacuteficos educadores

responsables poliacuteticos y ciudadanos para divulgar los avances cientiacuteficos en la

materia Maacutes informacioacuten acerca del proyecto se puede encontrar en su paacutegina web

httpwwwearthscopeorg

Objetivos del proyecto

Ameacuterica del Norte posee uno de los registros maacutes completos de formacioacuten modifi-

cacioacuten y destruccioacuten continental El objetivo de Earth Scope es usar Norteameacuterica

como un laboratorio natural para obtener conocimientos fundamentales sobre coacutemo

funciona la Tierra La complejidad de los procesos geoloacutegicos requiere estudios

multidisciplinares de cientiacuteficos especializados en ciencias de la Tierra Con el pro-grama se pretende alentar a los cientiacuteficos desde un punto de vista maacutes creativo

3 Introduccioacuten

112

permitiendo que las ideas innovadoras proporcionen nuevos conocimientos sobre el

pasado el presente y el futuro del planeta en que vivimos

Figura 341 Red de instrumentacioacuten desplegada en el proyecto Earth Scope www Earhsco-

peorgcurrent_status 10-2013

La temaacutetica estudiada se puede dividir en varias categoriacuteas generales

- Procesos en los maacutergenes convergentes Constituyen algunos de los entor-

nos maacutes dinaacutemicos tectoacutenicamente de la Tierra

- Tensioacuten y deformacioacuten de la corteza La forma en que la Tierra soacutelida res-

ponde a las fuerzas tectoacutenicas

- Deformacioacuten y evolucioacuten de las estructuras continentales Estudio del mar-

gen activo de Ameacuterica del Norte

- Fallas tectoacutenicas y procesos involucrados en los terremotos EarthScope es-

taacute investigando el desarrollo de modelos de prediccioacuten de terremotos des-

entrantildeando los procesos activos y dinaacutemicos a lo largo de fallas

- Estructura y dinaacutemica del interior de la Tierra Uno de los objetivos funda-

mentales es la mejor comprensioacuten de los procesos internos de la Tierra y la

evolucioacuten de la Litosfera continental en relacioacute a los procesos del Manto

superior es un objetivo principal de EarthScope Aprenda maacutes sobre coacutemo

la investigacioacuten EarthScope estaacute impulsando descubrimientos en esta aacuterea

3 Introduccioacuten

113

- Vulcanismo Ameacuterica del Norte posee una amplia gama de sistemas mag-

maacuteticos como los claacutesicos volcanes de maacutergenes convergentes de Casca-

dia y las Aleutianas

32522 Southern California Integrated GPS Network (SCIGN)

La red SCIGN constituye un conjunto de 250 estaciones permanentes distribuidas a

lo largo del sur de California con una mayor densificacioacuten en el aacuterea metropolitana

de Los Aacutengeles La red comienza a instalarse desde hace una deacutecada hasta llegar a

su conformacioacuten actual Maacutes informacioacuten se puede encontrar en la web

wwwscecorg

Figura 342 Mapa en el que se muestran los vectores de desplazamiento de la corteza terrestre en

el sur de California seguacuten la SCIGN wwwscecorginstanet01newsspot010828

El 2 de julio de 2001 cuatro diacuteas antes de su inauguracioacuten programada SCIGN

alcanzoacute su objetivo meta de 250 estaciones operativas diseminadas por todo el sur

de California y el norte de Baja California Meacutexico

3 Introduccioacuten

114

Las estaciones SCIGN estaacuten dirigidas por las siguientes agencias

- 125 estaciones centrales son financiadas por la National Science Founda-

tion (NSF)

- 95 estaciones a lo largo de la Falla de San Andres y en la zona urbana de

Los Angeles que son gestionadas por la oficina local de Pasadena del Ser-

vicio Geoloacutegico de EEUU

- Las estaciones restantes que son gestionadas por el Jet Propulsion Labora-

tory y otras agencias

Objetivos de la red

El sur de California es un lugar sujeto a fuerzas tectoacutenicas de cizalladura estirando

y comprimiendo la corteza terrestre con un patroacuten complejo Estas deformaciones

lentas pero continuas se producen fundamentalmente en las principales fallas tectoacute-

nicas activas responsables por otra parte de la alta sismicidad de la regioacuten La pre-

gunta que trata de responder la SCIGN es si a traveacutes del patroacuten de deformacioacuten se

pueden prever con maacutes precisioacuten futuros terremotos

La red SCIGN fue construida con cuatro grandes objetivos cientiacuteficos en mente

SCIGN estaacute disentildeada para proporcionar una cobertura regional que mejore las esti-

maciones de riesgo siacutesmico identificando fallas activas empujes debajo de Los

Angeles variaciones en las tensiones medidas y mediciones de movimientos per-

manentes mayores de 1 mm no detectables por los sismoacutegrafos (ver figura 37)

incluyendo la respuesta de las fallas a los cambios de tensioacuten regionales La red

consigue esos objetivos haciendo mediciones geodeacutesicas precisas y continuas que

revelan el pequentildeo movimiento continuo producto de la tensioacuten que se transmite a

traveacutes de la corteza en el sur de California Como es conocido la tensioacuten acumulada

estaacute directamente relacionada con la peligrosidad siacutesmica Estas mediciones contri-

buyen a la evaluacioacuten del peligro ayudando y concienciando a los ciudadanos a

prepararse Por lo tanto este instrumento puramente cientiacutefico puede producir efec-

tos sociales positivos siendo sin duda eacuteste el objetivo uacuteltimo del proyecto SCIGN

Los productos generados con los datos SCIGN al igual que esos datos son de libre

acceso en wwwscignorg

32523 Crustal deformation monitoring (United States Geological Survey

USGS)

La superficie de la Tierra estaacute siendo deformada a traveacutes de fallas tectoacutenicas que

acumulan tensioacuten y que se deslizan con el tiempo El USGS utiliza mediciones GPS

para controlar este movimiento cerca de fallas activas

El USGS utiliza GPS para medir la deformacioacuten de la corteza en todo los Estados Unidos Sin embargo la mayor parte del trabajo se concentra en los estados del

3 Introduccioacuten

115

oeste como se puede ver en la figura 38 donde se producen la mayoriacutea de los te-

rremotos y donde las tasas de deformacioacuten de la corteza son maacutes altas

La superficie de la

Tierra cerca de las

fallas activas se

deforma antes du-

rante y despueacutes de

los terremotos Del

mismo modo la

superficie cercana a

los volcanes activos

tambieacuten se deforma

como consecuencia

de las erupciones y

la evolucioacuten volcaacute-

nica La deforma-

cioacuten de la corteza se

puede estudiar des-

de diferentes teacutecni-

cas de observacioacuten

movimiento relativo

de puntos de la

superficie de la Tierra inclinacioacuten del suelo tensiones y deslizamientos de falla El

USGS habitualmente mide estos y otros paraacutemetros que reflejan esta deformacioacuten

32524 Programa CMONOC (Cristal Movement Observation Network of China)

El objetivo cientiacutefico de Crustal Movement Observation Network of China es fun-

damentalmente la prediccioacuten de terremotos aunque tambieacuten satisface necesidades

en el campo de la Geodesia dando servicios de GNSS diferencial en el campo de la

Meterorologiacutea etc Por este motivo estaacute gestionado por el ldquoFirst Crustal Deforma-

tion Monitoring Center China Seismological Bureau Tianjin 300180 Chinardquo

Las caracteriacutesticas principales de la CMONOC son la alta precisioacuten y estabilidad de

sus observaciones la toma de gran cantidad de datos y el procesamiento de esos

datos en tiempo real de forma raacutepida y precisa

El sistema CMONOC consta de cuatro partes la red fiducial la red baacutesica la red

local y el sistema de transmisioacuten procesamiento y anaacutelisis de datos

La red fiducial de CMONOC consta de 25 estaciones GPS en observacioacuten continua

Algunas de estas estaciones tambieacuten utilizan teacutecnicas VLBI y SLR Con una dis-

tancia media de aproximadamente 700 km entre estaciones adyacentes la funcioacuten

Figura 343 Red de estaciones GPS permanentes y no permanentes

del oeste de EEUU httpearthquakeusgs govmonitoringgps

3 Introduccioacuten

116

principal de la red fiducial es el control de los movimientos tectoacutenicos de los blo-

ques de primer orden de China continental Las estaciones fiduciales estaacuten construi-

das sobre la roca madre Las precisiones de alcanzadas son de 13 mm para las

variaciones anuales de las liacuteneas base entre estaciones fiduciales adyacentes 15

mm para las variaciones anuales de las liacuteneas base entre estaciones VLBI adyacen-

tes 21 cm para la determinacioacuten de las coordenadas absolutas de estaciones SLR y

08 - 49 Gal para las medidas absolutas de gravedad La red fiducial se puso en

funcionamiento el 1 de abril de 2000

La red baacutesica se compone de 56 estaciones GPS en las que se realizan observacio-

nes perioacutedicas Como complemento a la red fiducial la red baacutesica se utiliza princi-

palmente para controlar la deformacioacuten de la corteza en y entre los bloques de pri-

mer orden Las estaciones estaacuten dispuestas de manera uniforme junto con las

estaciones fiduciales con una distancia media entre ellas de alrededor de 350 km

Dos mediciones de la red baacutesica se llevaron a cabo tanto en 1998 y 2000 con preci-

siones de menos de 3 mm para la componente horizontal y menos de 10 mm para

la componente vertical

La red local estaacute constituida por 1000 estaciones GPS en las que se realizan obser-

vaciones de manera esporaacutedica Estaacuten dispuestas en diez aacutereas de especial intereacutes

para su monitorizacioacuten Cerca de 700 de ellas se concentran a lo largo de las princi-

pales zonas tectoacutenicas y siacutesmicas con el objetivo de la prediccioacuten de terremotos

Alrededor de 300 de ellas estaacuten dispuestas de manera uniforme en todo el paiacutes co-

mo complemento a las redes fiducial y baacutesica para vigilar los movimientos de los

grandes bloques tectoacutenicos La red local se establecioacute en agosto de 1998 la primera

medicioacuten se realizoacute en 1999 y maacutes de 800 estaciones se volvieron a observar en

2001 Los resultados obtenidos indican que las presiones son mejores de 3 mm para

la componente horizontal y de 10 mm para la vertical

La organizacioacuten del proyecto se basa en un centro de datos y tres subsistemas de

intercambio de datos El centro de datos es el responsable de las operaciones y ges-

tioacuten de la red procesamiento y anaacutelisis de datos que se aplican directamente para la

prediccioacuten de terremotos y mitigacioacuten de desastres El centro de datos tambieacuten pro-

porciona los elementos baacutesicos para cada subsistema de intercambio de datos y de

los ministerios y comisiones relacionados Los subsistemas de intercambio de datos

proporcionan informacioacuten a la comunidad investigadora al programa de Geodinaacute-

mica espacial de Asia y el Paciacutefico y a la red de control geodeacutesico nacional de

Topografiacutea y Cartografiacutea La construccioacuten del centro de datos se llevoacute a cabo en el

antildeo 2000 Sus caracteriacutesticas teacutecnicas principales son 310 Mb diarios para la reco-

leccioacuten de datos 50 Gb para el almacenamiento de datos en liacutenea y 220 estaciones

para el procesamiento de datos A finales del antildeo 2000 probado y revisado por el

Comiteacute de Aceptacioacuten de Estado la red en su conjunto alcanzoacute y superoacute las normas

de calidad preestablecidas y se puso en funcionamiento

3 Introduccioacuten

117

Con una superficie de 95 en la parte continental de China CMONOC ha elevado

la precisioacuten de la medicioacuten tradicional del movimiento de la corteza en China en

tres oacuterdenes de magnitud y la eficiencia de observacioacuten por diez veces Se ha cu-

bierto el objetivo de la monitorizacioacuten casi instantaacutenea de todo el paiacutes y se ha au-

mentado la capacidad de predecir un gran terremoto en China La oficina sismoloacute-

gica de China ya ha utilizado los datos GPS observados en el examen anual

sismoloacutegico y ha obtenido mejores resultados en las predicciones de terremotos

para medio y largo plazo Se ha aumentado la precisioacuten de la red de control geodeacute-

sico mejorando los sistemas geodeacutesicos aplicados en la Topografiacutea y Cartografiacutea del

paiacutes

En los uacuteltimos tres antildeos el CMONOC funciona con normalidad Siete estaciones

fiduciales forman parte de la red de estaciones IGS y los datos obtenidos a partir de

la red se han utilizado en multitud de estudios cientiacuteficos En la Figura 344 se

muestra la tasa de movimiento horizontal de la corteza continental China basada en

los datos de CMONOC

Figura 344 Velocidades horizontales de las estaciones pertenecientes a la red fiducial de CMO-

NOC y principales unidades tectoacutenicas de China (Liren et al 2003)

32525 Islandia Red ISGPS

Islandia se situacutea en el tercio septentrional de la dorsal atlaacutentica que con un eje nor-

te-sur disecciona la isla y al mismo tiempo sirve de liacutemite a las placas continenta-

les americana y eurasiaacutetica La enorme actividad siacutesmica a lo largo de este acciden-

3 Introduccioacuten

118

te geoloacutegico se manifiesta mediante potentes erupciones submarinas bajo el Atlaacuten-

tico y en forma de afloramientos insulares de naturaleza volcaacutenica

Como consecuencia de estas fuerzas tectoacutenicas el territorio formado por una buena

parte de los fiordos occidentales asiacute como una amplia extensioacuten de la franja orien-

tal de Islandia surgieron del mar hace 16 millones de antildeos por lo que desde el

punto de vista geoloacutegico la isla es una de las masas terrestres maacutes joacutevenes del pla-

neta

Figura 345 Red ISGS de estaciones permanentes en Islandia (ISGPS)

La ubicacioacuten de Islandia sobre la mismiacutesima dorsal atlaacutentica y la consecuente parti-

cioacuten de su tierra emergida en dos mitades pertenecientes a cada una de las mencio-

nadas placas tectoacutenicas origina que los seiacutesmos y las erupciones volcaacutenicas se ma-

nifiesten continuamente hasta el punto de haberse estimado que la tercera parte de

todas las coladas de lava surgidas en el globo en uacuteltimo milenio se han generado en

la Islandia

La Oficina Meteoroloacutegica Islandesa gestiona una red de estaciones geodeacutesicas per-

manentes GPS en Islandia para monitorizar la deformacioacuten cortical relacionada con

los movimientos tectoacutenicos la actividad volcaacutenica y los terremotos Con instrumen-

tos de calidad geodeacutesica y software especializado se obtienen posiciones diarias de

las estaciones dentro del rango de unos pocos miliacutemetros Estaciones CGPS por lo

tanto son una excelente herramienta para monitorear la deformacioacuten cortical

3 Introduccioacuten

119

Se puede obtener informacioacuten adicional acerca de esta red en la paacutegina web

httphraunvedurisjaenglishwebgpshtml

La red se inicioacute como un proyecto de colaboracioacuten en el antildeo 1999 para vigilar los

movimientos de la corteza terrestre en zonas tectoacutenicas y volcaacutenicas activas en Is-

landia

Actualmente hay 18 estaciones GPS continuas en Islandia (ver Figura 345) de las

cuales 14 pertenecen a la red ISGPS tres son estaciones IGS y una es gestionada

por la National Land Survey of Iceland El disentildeo de la red ISGPS estaacute se basa en la

simplicidad robustez y eficiencia de costes El nuacutemero de componentes eleacutectricos

en el campo se reduce al miacutenimo se utiliza un disentildeo de monumento de acero

inoxidable para conseguir una alta estabilidad

Los datos de las estaciones ISGPS se descargan automaacuteticamente y se procesan a

diario Se utiliza el software Oberland V42 para procesar los datos Las series ob-

servadas en la mayoriacutea de estaciones de ISGPS estaacuten dominadas por el movimiento

causado por la divergencia de las placas norteamericana y euroasiaacutetica en general

de acuerdo con el modelo NUVEL-1A Las discrepancias se observan en las esta-

ciones que estaacuten dentro de la zona de deformacioacuten liacutemite de placas o cerca de fuen-

tes de deformacioacuten volcaacutenica La red ISGPS a lo largo del tiempo que lleva operati-

va ha demostrado ser una herramienta muy valiosa para monitorizar las

deformaciones

32526 Japoacuten Red GEONET

El archipieacutelago de Japoacuten se ubica en una de las zonas geoloacutegicamente maacutes inesta-

bles y complejas del planeta Se trata de un paiacutes altamente siacutesmico debido a su ubi-

cacioacuten en el Cinturoacuten de Fuego del Pacifico El territorio japoneacutes es el resultado de

continuos e inmensos movimientos tectoacutenicos que llevan producieacutendose durante

centenares de millones de antildeos desde mediados del Periacuteodo Siluacuterico hasta el Pleis-

toceno Este proceso tiene su origen en la subduccioacuten de la placa Filipina y la placa

Paciacutefica debajo de las continentales placa Ojotsk (subplaca de la placa Euroasiaacutetica)

y placa Amuria (subplaca de la Norteamericana)

En Japoacuten los temblores de tierra son frecuentes (con una intensidad reducida a mo-

derada) Tienen lugar maacutes de 5000 movimientos siacutesmicos al antildeo de los cuales

1000 son percibidos por la poblacioacuten y de ellos soacutelo unos cuantos son terremotos

violentos

La autoridad responsable de la informacioacuten geoespacial en Japoacuten ( Geographical

Survey Institute GSI) gestiona una red de estaciones de control GNSS que cubren

archipieacutelago japoneacutes con maacutes de 1200 estaciones con una separacioacuten promedio de

unos 20 km (desde marzo de 2004) para la monitorizacioacuten de la deformacioacuten de la

corteza terrestre para la realizacioacuten de trabajos topograacuteficos Se puede obtener maacutes

3 Introduccioacuten

120

informacioacuten acerca de esta red en su paacutegina web

httpterrasgsigojpjaterras_englishhtml

Los datos de observacioacuten

recogidos en cada estacioacuten

estaacuten abiertos para uso puacuteblico

y privado en Japoacuten Los fiche-

ros en formato RINEX con

intervalo de 30 segundos se

facilitan al puacuteblico a traveacutes de

Internet

Recientemente se actualizoacute el

sistema GEONET para mejo-

rar las capacidades en tiempo

real En la mayoriacutea de las

estaciones se observan y

transmiten datos a 1 Hz en

tiempo real Estos datos en

tiempo real dan servicio a los

usuarios comerciales de servi-

cio de posicionamiento

Por parte de GSI actualmente

se llevan a cabo anaacutelisis casi

en tiempo real de las 1200

estaciones de forma rutinaria

para prevenir situaciones de

emergencia o para dar una respuesta raacutepida a un episodio siacutesmico o volcaacutenico (Ha-

tanaka et al 2007)

32527 Programa indio de red nacional GNSS para el control de deformacioacuten

cortical

El subcontinente indio es una de las regiones maacutes propensas a terremotos del mun-

do En el uacuteltimo siglo varios terremotos de gran magnitud como el de Andaman-

Sumatra (Mw 93) en 2004 y el de 2005 en Cachemira (Mw 76) cuyos epicentros

se situaron tanto en el interior como en el borde de placa La regioacuten cuenta con una

tectoacutenica muy compleja incluyendo los principales sistemas de fallas de la zona de

colisioacutendel Himalaya

Mediante teacutecnicas geodeacutesicas GNSS se pretende comprender la dinaacutemica tectoacutenica

de la zona y medir la acumulacioacuten de esfuerzos

En India los estudios geodeacutesicos basados en teacutecnicas espaciales se iniciaron con el

lanzamiento de un amplio Programa Nacional GNSS en sismologiacutea por el Departa-

Figura 346 Distribucioacuten geograacutefica de las estaciones

de GEONET Hatanaka et al 2007)

3 Introduccioacuten

121

mento de Ciencia y Tecnologiacutea en 1997 Bajo este programa fue establecida una

red de 50 estaciones permanentes GNSS en ubicaciones adecuadas para la investi-

gacioacuten siacutesmica (ver Figura 347)

El programa GNSS Nacional

Indio se estaacute llevando a cabo

con el fin de proporcionar un

impulso a las medidas de

deformacioacuten cortical de la

placa India la identificacioacuten

de las regiones de acumula-

cioacuten de tensioacuten y para esti-

mar las tasas de convergencia

de las fallas maacutes importantes

Bajo este programa se ha

establecido la red de estacio-

nes GNSS permanentes La

red ha generado conjuntos de

datos muy valiosos que han

ayudado en la estimacioacuten de

movimiento de la placa india

Las mediciones tambieacuten se

han utilizado en el control de

deformaciones co-siacutesmicas y

post-sismicas relacionadas con los recientes terremotos ocurridos en la India y las

regiones adyacentes Se puede obtener maacutes informacioacuten acerca de este programa en

la paacutegina web httpwwwisrogovinnewsletterscontentsspaceindiajan2012-

jun2012enewsletterhtm

32528 Turquiacutea Programas del grupo de trabajo en Geodinaacutemica Unioacuten

nacional de Geodesia y Geofiacutesica de Turquiacutea

Turquiacutea estaacute situada en la placa de Anatolia entre las placas de Arabia y Euro-

asia Como consecuencia del movimiento convergente entre eacutestas se produce

un desplazamiento hacia el oeste de la placa de Anatolia Este desplazamiento

se manifiesta a traveacutes de las fallas septentrional y oriental de Anatolia Las fa-

llas transformantes norte y este de Turquiacutea son normalmente verticales y atra-

viesan toda la corteza terrestre con un trazado maacutes o menos lineal que alcanza

cerca de mil kiloacutemetros de longitud siendo aquiacute donde principalmente se locali-

zan los grandes terremotos que suceden en esta regioacuten

La falla de Anatolia es de tipo transformante tiene unos 900 km de longitud y

sus longitudes y tasa de movimiento son similares a los de la falla de San An-

dreacutes en California (Estados Unidos)

Figura 347 Distribucioacuten geograacutefica de las estaciones de la red nacional GNSS india

3 Introduccioacuten

122

Aunque la regioacuten tiene una larga historia de terremotos destructivos el terremo-

to de Izmit en agosto de 1999 fue de los maacutes importantes de este siglo en mag-

nitud y consecuencias

Red turca de estaciones GPS permanentes (TNPGN)

La red TNPGN estaacute formada por 144 estaciones (ver figura 348) aunque esaacute en

continuo crecimiento debido al gran intereacutes que ha despertado en la comunidad

cientiacutefica Los anaacutelisis de los datos de las estaciones TNPGN se llevan a cabo en la

Direccioacuten General de Cartografiacutea sobre una base diaria La finalidad de la red es

fundamentalmente geodeacutesica topograacutefica geodinaacutemica y para trabajos de ingenie-

riacutea

Figura 348 Distribucioacuten geograacutefica de las estaciones de la red TUSAGA Kurt M et al 2011

Las estaciones son TNPGN son utilizadas profusamente en control geodeacutesico y

vigilancia de los movimientos de la corteza terrestre siendo una herramienta indis-

pensable para la investigacioacuten de la actividad tectoacutenica y siacutesmica de una regioacuten muy

activa como es Anatolia y sus alrededores

Igualmente los datos de TUSAGA proporcionan una ayuda importante para la pre-

diccioacuten meteoroloacutegica a corto plazo

32529 Red Geodeacutesica Nacional SIRGAS-Chile Proyecto Feacutenix

Al final del Paleozoico hace 251 millones de antildeos Chile perteneciacutea al bloque con-

tinental denominado Gondwana No era maacutes que una depresioacuten marina con sedi-

mentos acumulados que comenzoacute a levantarse a finales del Mesozoico hace

65 millones de antildeos debido al choque entre las placas de Nazca y Sudamericana

dando origen a la cordillera de los Andes El territorio seriacutea modelado por millones

de antildeos maacutes debido al plegamiento de las rocas configurando el actual relieve

3 Introduccioacuten

123

Chile es considerado uno de los paiacuteses siacutesmicamente maacutes activos debido a su ubica-

cioacuten en el Cinturoacuten de fuego del Paciacutefico Gran parte del territorio continental yace

junto a la zona de subduccioacuten de la placa de Nazca bajo la placa Sudamericana En

cambio al sur del istmo de Ofqui en la Regioacuten de Ayseacuten la subduccioacuten es produ-

cida por la placa Antaacutertica que se mueve a menor velocidad que la de Nazca y por

ende es siacutesmicamente menos activa

A lo largo de su historia diversos terremotos han azotado al paiacutes reconfigurando

su geografiacutea fiacutesica y humana siendo el tipo de cataacutestrofe natural maacutes dantildeino en

Chile Al movimiento siacutesmico en siacute y a la destruccioacuten producida se suman diversos

efectos colaterales entre los que se destacan los aludes y los tsunamis

El terremoto de Chillaacuten de 1939 ha sido el maacutes mortiacutefero en la historia de Chi-

le con una cifra oficial de 5648 muertos El terremoto de Valdivia de 1960 ha sido

el maacutes potente registrado en Chile y en la historia de la humanidad con una magni-

tud de 95 MW


Muchas infraestructuras del centro sur de Chile fue dantildeada por el terremoto del 27

de febrero del 2010 el quinto maacutes grande registrado en la historia El sistema geo-

deacutesico nacional que proporciona georreferenciacioacuten de precisioacuten a los usuarios

tambieacuten ha sido afectado por los movimientos cosiacutesmicos y postsiacutesmicos asociados

a este devastador terremoto y a sus reacuteplicas posteriores La manera maacutes raacutepida de

restaurar el sistema de referencia al nivel del centiacutemetro en las aacutereas afectadas es

construir una gran cantidad de nuevas estaciones permanentes GPS lo maacutes raacutepida-

mente posible Eacuteste es el objetivo principal del proyecto y de los miembros que lo

componen

El Proyecto Feacutenix estaacute conformado por el Instituto Geograacutefico Militar (IGM) inge-

nieros y cientiacuteficos del proyecto CAP (Central Andes Project) maacutes un nuacutemero cre-

ciente de colaboradores de Chile de los EEUU Europa y otras partes El Proyec-

to CAP ha estado desarrollando trabajos en conjunto con el IGM en Chile desde

1993 El proyecto Feacutenix ha recibido ya la financiacioacuten significativa del National

Science Foundation (NSF) de los EEUU de la Universidad de Estado de Ohio

de la Universidad de Hawaii del Instituto Tecnoloacutegico de California y de UNA-

VCO (Consorcio cientiacutefico financiado por el NSF)

El Proyecto Feacutenix participa activamente con la Universidad de Chile California

Institute of Technology (USA) Escuela Normal Superior (Francia) Hamilton Co-

llege (USA) y Pacific Geoscience Center (Canada)

3 Introduccioacuten

124

En concreto las actuaciones del proyecto SIRGAS son las siguientes

- Instalacioacuten de 50 estaciones permanentes GPS para labores de monitoriza-

cioacuten cntinuo sumadas a las estaciones ya existentes

- Comunicaciones

- Determinacioacuten de las deformaciones que afectaron a la Red Geodeacutesica Na-

cional su continuidad y validez en el tiempo

- Caacutelculo de efecto co-siacutesmico

- Estimacioacuten del efecto post-siacutesmico

- Anaacutelisis cientiacutefico del terremoto del 27 de febrero del 2010

4 Estudios realizados

125


El sesenta por ciento de las muertes causadas por desastres naturales en la pasada

deacutecada se debieron a terremotos La monitorizacioacuten de terremotos ha cobrado gran

importancia en los recientes estudios cientiacuteficos y una de las maacutes recientes incorpo-

raciones a las numerosas teacutecnicas interdisciplinares utilizadas para estudiar los te-

rremotos son las tecnologiacuteas GNSS

Uno de los efectos de los terremotos es el desplazamiento permanente de las aacutereas

cercanas al epicentro Las tecnologiacuteas GNSS y las redes de estaciones permanentes

han creado una herramienta y un marco de referencia terrestre esencial para el estu-

dio de dichos desplazamientos

En la tesis que se presenta se trata de situar y cuantificar geograacutefica y temporalmen-

te mediante teacutecnicas GNSS los desplazamientos producidos en el episodio siacutesmi-

co del terremoto de Tohoku el 11 de marzo de 2011 el episodio siacutesmico del terre-

moto de Lorca del 11 de mayo de 2011 el terremoto de Turquiacutea del 23 de octubre

de 2011 el volcaacuten submarino de El Hierro que entroacute en erupcioacuten el 10 de octubre

de 2011 la subsidencia histoacuterica de la cuenca de Lorca y el movimiento relativo

entre las placas Africana y Eurasiaacutetica en la Peniacutensula Ibeacuterica


126

41 Desplazamiento de estaciones permanentes GNSS en funcioacuten de la

distancia al epicentro a consecuencia del terremoto de Japoacuten del 11

de marzo de 2011

411 Introduccioacuten

De acuerdo con el UNFPA (United Nations Population Fund) a fecha de 31 de

octubre de 2011 siete mil millones de personas habitan la Tierra Aproximadamen-

te una de cada dos personas vive en una ciudad y soacutelo en unos 35 antildeos dos de cada

tres En 2015 maacutes de la mitad de la poblacioacuten mundial viviraacute en zonas urbanas y en

2030 las ciudades seraacuten el hogar de casi 5000 millones de personas (United Na-

tions Population Fund 2012)

Seguacuten el CRED (Centre for Researchonthe Epidemiology of Disasters) el 60 por

ciento de las muertes causadas por los desastres naturales en los uacuteltimos diez antildeos

se han debido a los terremotos y la razoacuten es que ocho de las ciudades maacutes pobladas

del planeta estaacuten construidas sobre liacuteneas de fallas tectoacutenicamente activas Estas

ciudades son Katmanduacute Nepal Estambul Turquiacutea Manila Filipinas Jakarta

Indonesia Tokio Japoacuten Meacutexico DF Meacutexico Nueva Delhi India aacuterea de Nueva

York EEUU Vancouver BC Shanghai China y Los Angeles EEUU (Centre for

Research on the Epidemiology of Disasters 2012)

Por esta razoacuten el estudio de los terremotos tiene un gran intereacutes para intentar ser

capaces de predecir en queacute aacutereas la probabilidad de ocurrencia de un terremoto es

maacutes grande y en la medida de lo posible cuaacutel seraacute su intensidad Por lo tanto la

monitorizacioacuten de sismos ha adquirido gran importancia en estudios cientiacuteficos

recientes Una de las maacutes recientes adiciones a las numerosas teacutecnicas interdiscipli-

narias empleadas para el estudio de los terremotos son las teacutecnicas geodeacutesicas (Kul-

karni et al 2004)

Con la aparicioacuten de los datos GPS de alta cobertura las diferencias entre las obser-

vaciones y el modelado siacutesmicos y geodeacutesicos se han vuelto borrosas (Yue and Lay

2011) Wright TJ (2011) utiliza el posicionamiento de punto preciso en el modo

tiempo real con con correcciones de orbitales y de reloj radiodifundidas para dar la

posicioacuten de cada estacioacuten cada segundo permitiendo que los datos puedan detectar

los movimientos de la estacioacuten centraacutendose en alertas de tsunami (Wright et al 2012) La disponibilidad en tiempo real de estos desplazamientos puede ser de gran

utilidad en respuesta al terremoto y alerta de tsunami y hasta cierto punto en la

alerta temprana del terremoto (Grapenthin and Freymueller 2011) Grapenthin

propone un meacutetodo que integra desplazamientos en tiempo real en un sistema de

alarma de terremotos

En 1969 el sismoacutelogo japoneacutes Kiyoo Mogi propuso que existe un patroacuten de sismi-

cidad precursora antes de grandes terremotos (Mogi 1969) uno de estos precurso-

res son los desplazamientos de la corteza El estudio de la deformacioacuten de la corteza


127

es uno de los aspectos esenciales en el conocimiento de los terremotos (Sagiya

2004) Este artiacuteculo es parte de un estudio maacutes amplio dirigido a investigar la de-

formacioacuten de la corteza terrestre como precursor de los eventos siacutesmicos Las de-

formaciones superficiales detectadas mediante el sistema de posicionamiento global

han aumentado las posibilidades de mitigar futuros riesgos siacutesmicos (Chen et al

2011)

El uso del sistema GPS ha sido la teacutecnica maacutes precisa y conveniente en levanta-

mientos geodeacutesicos en los uacuteltimos 20 antildeos Debido a su alta precisioacuten en las posi-

ciones y su eficacia en una amplia gama de trabajos el GPS en la actualidad ha

superado casi en su totalidad a los meacutetodos terrestres para trabajos geodeacutesicos de

alta precisioacuten (Chang 2000)

Las tecnologiacuteas GNSS y las redes de estaciones permanentes han creado una he-

rramienta y un marco de referencia terrestre muy relevante para el estudio de las

deformaciones de la corteza terrestre debidas a fuerzas tectoacutenicas Estas tecnologiacuteas

son de gran intereacutes para estudios de geodinaacutemica y deformaciones Aunque la de-

formacioacuten es un indicador maacutes objetivo que el desplazamiento debido a que no se

requiere marco de referencia (Takahashi 2011) las teacutecnicas GNSS permiten cuanti-

ficar con garantiacutea los desplazamientos de las estaciones ocurridos durante los terre-

motos como consecuencia los movimientos horizontales y verticales se pueden

medir en fallas y regiones tectoacutenicamente activas y relacionarlos con otras zonas no

afectadas El sistema GPS ha demostrado ser una herramienta muy eficaz para lle-

var a cabo estudios de deformacioacuten debido a su alta precisioacuten y exactitud (Kulkarni

et al 2006)

Es posible crear mapas de vectores de desplazamiento de estas redes dentro de los

marcos de referencia geodeacutesica que permiten medir con precisioacuten los desplaza-

mientos hasta una escala milimeacutetrica

En Espantildea tanto el Estado como las regiones o comunidades han creado redes de

estaciones permanentes GNSS con densificacioacuten suficiente para evaluar los efectos

siacutesmicos Esta teacutecnica se ha utilizado desde hace tiempo en California para el anaacuteli-

sis de la falla de San Andreacutes y otras fallas en el aacuterea de Los Aacutengeles (Hudnut

2008) Se utiliza tambieacuten en Chile donde la liberacioacuten de energiacutea siacutesmica conduce a

movimientos continuos Los estudios de desplazamiento del terremoto de Maule

(febrero de 2010) se llevaron a cabo mediante teacutecnicas GPS (Global Position Sys-

tem) (Baacuteez et al 2011) En 2007 el comportamiento cinemaacutetico y mecaacutenicas de la

Falla Chihshang a la luz del terremoto Chengkung fue estudiado tambieacuten por teacutecni-

cas GPS (Hu et al 2007)

En Japoacuten donde suceden maacutes del 20 de los terremotos con valores por encima de

magnitud 60 Mw los expertos del USGS han analizado los datos GNSS y han detectado en las estaciones GNSS maacutes cercanas al epicentro del terremoto movi-

mientos de cuatro metros hacia el este El geofiacutesico Ross Stein dice que como re-


128

sultado (New York Times 2011) Japoacuten es maacutes ancho de lo que era antes Seguacuten

Gross cientiacutefico del JPL (Jet Propulsion Laboratory) de la NASA la velocidad de

rotacioacuten de la Tierra tambieacuten se ha visto alterada por el terremoto (Jet Propulsion

Laboratory 2011)

No hay duda sobre el hecho de que las teacutecnicas GNSS poseen un gran intereacutes estra-

teacutegico y constituyen una poderosa herramienta en el anaacutelisis de la deformacioacuten de la

corteza terrestre

El presente estudio trata de situar y cuantificar geograacutefica y temporalmente por

medio de tecnologiacuteas geodeacutesicas concretamente teacutecnicas GNSS los desplazamien-

tos producidos en el episodio siacutesmico del terremoto de Tohoku en la Figura 41 se

muestra la secuencia del prograso del citado tsunami La escala temporal incluye

del 27 de febrero hasta el 15 de abril de 2011

El viernes del 11 de marzo del 2011 a las 144623 hora local (054623 UTC) uno

de los terremotos maacutes grandes y mortiacuteferos de los que hay constancia histoacuterica se

produjo a 130 kiloacutemetros al este de Sendai en la regioacuten de Tohoku Japoacuten La mag-

nitud del terremoto alcanzoacute 90 Mw y provocoacute un tsunami que destruyoacute la costa

oeste de la isla de Honshu provocando enormes peacuterdidas humanas y materiales

destacando la crisis producida en la central nuclear de Fukushima

El terremoto de Tohoku se produce en la zona de subduccioacuten de la placa del Paciacutefi-

co bajo la placa de Okhotsk Es una zona tectoacutenicamente compleja y muy activa en

la que la actividad siacutesmica es muy alta La velocidad de convergencia entre estas

dos placas vecinas es de unos 85 mm al antildeo (Spicak and Vanek 2011)

Figura 41 Secuencia del progreso del tsunami en la zona de Sendai NHK Televisioacuten


129


Los terremotos se puede explicar baacutesicamente con la siguiente secuencia temporal

de sucesos En primer lugar la tensioacuten se almacena en estratos deformados maacutes

tarde se produce una ruptura de rocas en un punto deacutebil producieacutendose finalmente

la liberacioacuten repentina de la tensioacuten acumulada (Wang 2007)

Es de sobra conocido que uno de los efectos de los terremotos es el desplazamiento

de forma permanente de las aacutereas cercanas al epicentro los efectos de cada terremo-

to dependen de las caracteriacutesticas del mismo sobre todo de la intensidad y la pro-

fundidad del epicentro (Gianniou 2010)

El objetivo de este artiacuteculo consiste en la cuantificacioacuten de los movimientos tectoacute-

nicos producidos por el terremoto de Tohoku del 11 de marzo de 2011 Esta inves-

tigacioacuten se llevaraacute a cabo en el marco global definido por las estaciones del Interna-

tional GNSS Service (IGS) con el objetivo de comprobar los movimientos de la

zona afectada por el terremoto en cuestioacuten en relacioacuten con el aacuterea geograacutefica cir-

cundante en principio no afectada por los citados movimientos

413 Antecedentes

La zona de arcos-isla situada al este del continente asiaacutetico conforma una de las

zonas maacutes activas del mundo desde el punto de vista siacutesmico El noreste de Japoacuten

ha sufrido muchos terremotos interplaca de magnitud 7 Mw a lo largo de esta zona

de subduccioacuten donde la placa Paciacutefica presiona y se introduce bajo la subplaca de

Okhotsk a un ritmo de entre 73 y 78 miliacutemetros por antildeo (Avouac 2011)

Seguacuten el USGS (United States Geological Survey) nueve terremotos de magnitud 7

o mayor se han observado a lo largo de la fosa de Japoacuten cerca de la costa de Hons-

hu desde 1973 (Spicak y Vanek 2011)

Sin embargo no se habiacutea registrado instrumentalmente terremotos interplaca de

magnitud superior a 75 Mw desde 1923 excepto en el aacuterea maacutes septentrional don-

de ha habido sismos de magnitud de hasta 79 Mw

No existen registros histoacutericos de movimientos siacutesmicos de 85 Mw desde el siglo

XVII Es de intereacutes resentildear que el mayor terremoto jamaacutes registrado alcanzoacute una

magnitud de 95 Mw en 1960 por la ruptura de maacutes de mil kiloacutemetros del liacutemite

entre la placa de Nazca y la Sudamericana a lo largo de la costa meridional de Chile

(Avouac 2011)

En 2002 los Responsables de Investigacioacuten de Terremotos del gobierno japoneacutes

comenzaron un estudio acerca de la evaluacioacuten a largo plazo de los terremotos en la

zona de subduccioacuten de la regioacuten de Tohoku y estimaron una probabilidad del 80-90 de que en el aacuterea se produjera un gran terremoto de magnitud 77-82 en los


130

siguientes 30 antildeos pero nunca mencionaron terremotos de magnitud 9 (Sagiya

2011)

414 Marco geoestructural


bles y complejas del planeta Consta de alrededor de 1042 islas y maacutes de 2000

islotes Las cuatro islas centrales son las mayores Hokkaidō Honshū Shikoku y

Kyushu que suman alrededor del 98 de la superficie total El conjunto forma un

arco de noreste a suroeste de 3700 kiloacutemetros (Barnes 2003)

Se trata de un paiacutes altamente siacutesmico debido a su ubicacioacuten en el Cinturoacuten de Fuego

del Pacifico El territorio japoneacutes es el resultado de continuos e inmensos movi-

mientos tectoacutenicos que llevan producieacutendose durante centenares de millones de

antildeos desde mediados del Periacuteodo Siluacuterico hasta el Pleistoceno Este proceso tiene su

origen en la subduccioacuten de la placa Filipina y la placa Paciacutefica debajo de las conti-

nentales placa Ojotsk (subplaca de la placa Euroasiaacutetica) y placa Amuria (subplaca

de la Norteamericana)

En su mayoriacutea el territorio estaacute asentado sobre la placa de Ojotsk ubicaacutendose el

liacutemite con la placa Euroasiaacutetica (sector tambieacuten conocido como placa Amuria) al

centro-sur de la isla de Honshū a la altura del nudo montantildeoso y valle de la Fosa

Magna El resto del territorio japoneacutes se encuentra en la segunda placa indicada

Esta compleja distribucioacuten origina profundas y extensas fosas oceaacutenicas especial-

mente en la costa paciacutefica del archipieacutelago Destaca en particular la Fosa de Japoacuten

de alrededor de 9000 metros de profundidad originada por una falla con borde

convergente por subduccioacuten

Japoacuten estuvo asociado originalmente a la costa este del continente eurasiaacutetico Los

procesos de subduccioacuten movieron Japoacuten hacia el este originando la apertura del

Mar del Japoacuten hace alrededor 15 millones de antildeos y dando lugar a una cuenca sub-

marina El Estrecho de Tartaria y el Estrecho de Corea fueron abiertos mucho maacutes

adelante

Las colisiones entre estas placas y su posterior hundimiento generaron los arcos de

islas de las Kuriles y de Sajalin-Hokkaidocirc (al norte) el arco de Honshucirc que conecta

Kyūshū Shikoku Honshucirc y la porcioacuten oeste de Hokkaidocirc (en el centro) y los arcos

de las Ryucirckyucirc e Izu-Ogasawara (en el sur)

Los bordes entre la placa de Okhotsk y la placa Euroasiaacutetica se situacutean en el centro

de Honshucirc a lo largo de la Fossa Magna un valle que divide a Japoacuten en dos zonas

geoloacutegicas la nororiental y la suroccidental al oeste aparece bordeado por la liacutenea

tectoacutenica de Itoigawa-Shizuoka una falla que se extiende desde la ciudad de Itoi-

gawa (Niigata) hasta la ciudad de Shizuoka pasando por el lago Suwa y por las

montantildeas que conforman la frontera occidental de la Regioacuten de Kantō


131




violentos en la Figura 42 se muestran las intensidades del terremoto de Tohoku

Figura 42- Intensidades del terremoto de Tohoku Este mapa muestra el movimiento del terreno

y la intensidad de las sacudidas en docenas de puntos en todo Japoacuten Cada ciacuterculo representa una

estimacioacuten del movimiento seguacuten los registros del USGS El color amarillo paacutelido representa baja

intensidad y el rojo oscuro alta intensidad Estos datos se superponen a un mapa de densidad de

poblacioacuten proporcionado por Oak Ridge del National Laboratory Tohoku Earthquake Shaking

Intensity NASA Earth Observatory Cartografiacutea realizada por Jesse Allen y Robert Simmon con

datos del USGS Earthquakes Hazard Program y del Oak Ridge National Laboratory Geographic

Information Science and Technology

Gran cantidad de fallas tectoacutenicas locales recorren la superficie originando sismos

de regular intensidad Las maacutes grandes son dos fallas transversales al sur de Hons-

hū la Liacutenea Tectoacutenica de Itoigawa-Shizuoka y la Liacutenea Tectoacutenica Media Japonesa

ambas fallas transformantes que se encuentran en el liacutemite de las placas de Okhotsk

y Euroasiaacutetica a lo largo del sistema montantildeoso de la isla

En ocasiones los terremotos resultan sumamente destructivos originando tsunamis

devastadores con una frecuencia de varias veces en un siglo Los terremotos prin-


132

cipales maacutes recientes incluyen el Gran terremoto de Hanshin-Awaji en 1995 el

Terremoto de la costa de Chūetsu de 2007 y el Terremoto y tsunami de Japoacuten de

2011 descrito en el presente artiacuteculo

415 Metodologiacutea

La ciencia de los terremotos ha entrado en una nueva era con el desarrollo de tecno-

logiacuteas espaciales para medir la deformacioacuten de la superficie en las zonas tectoacutenica-

mente activas y en este sentido Japoacuten estaacute a la vanguardia en la puesta en marcha

de estas tecnologiacuteas en concreto con el desarrollo hace unos 15 antildeos de GeoNet

una extensa red de estaciones GPS que toma datos continuamente

Las estaciones de referencia que operan de forma continua pueden ser una forma

muy potente de monitorizar las deformaciones (Oumlzyasar y Oumlzluumldemir 2011)

Sin embargo y dado que el objetivo de este trabajo es contextualizar los movimien-

tos producidos por el terremoto en un marco de referencia maacutes amplio se optoacute por

la utilizacioacuten de los datos proporcionados por el IGS para conseguir una mayor

homogeneidad y amplitud geograacutefica de la informacioacuten

4151 Datos de partida

Todas las estaciones permanentes GPS utilizadas pertenecen al IGS (International

GPS Service) por lo que los resultados obtenidos estaraacuten en el ITRF (International

Terrestrial Reference Frame) (Promthong 2006)

Se tomaron una serie de estaciones maacutes o menos cercanas al epicentro del terremoto

que son MIZU (Mizusawa Iwate Japoacuten) USUD (Usuda Usuda Japoacuten) MTKA

(Mitaka Tokio Japoacuten) KGNI (Koganei Tokio Japoacuten) TSK2 (Tsukuba Ibaraki

Japoacuten) y KSMV (Kashima Ibaraki Japoacuten) De la misma forma se tomaron una

serie de estaciones maacutes alejadas previsiblemente no afectadas por el terremoto

para poder ser utilizadas como marco de referencia estable estas son CHAN (Cha-

gchun Jilin China) SHAO (Shanghai Sheshan China) PETS (Petropavlovsk

Kamchatka Federacioacuten rusa) CCJ2 (Chichijima Ojeasawara Tokio Japoacuten)

KHAJ (Khabarovsk Khabarovsk Federacioacuten rusa) BJFS (Beijing Fangshan

Fangshan Beijing China) STK2 (Shintotsukawa Hokkaido Japoacuten) y AIRA (Aira

Kagoshima Japoacuten)

Del mismo modo se incluyeron en el anaacutelisis una serie de estaciones internaciona-

les del IGS ubicadas maacutes lejos y que probablemente no se ven afectadas por el

terremoto Se eligieron para ser utilizadas como marco estable esto se hace para

establecer una solucioacuten de referencia no deformada (Satirapod 2007) estas esta-

ciones son CHAN (Chagchun Jilin China) SHAO (Shanghai Sheshan China) PETS (Petropavlovsk Kamchatka Russian Federation) CCJ2 (Chichijima

Ojeasawara Tokyo Japan) KHAJ (Khabarovsk Khabarovsk Russian Federation)


133

BJFS (Beijing Fangshan Fangshan Beijing China) STK2 (Shintotsukawa Hok-

kaido Japan) and AIRA (Aira Kagoshima Japan) La Figura 43 muestra la red

geodeacutesica disentildeada

El IGS nos proporciona datos de observacioacuten GPS de todas las estaciones elegidas

Se tomaron de este organismo los citados datos en forma de archivos RINEX cada

30 segundos asiacute como las coordenadas aproximadas de las estaciones

Otros datos necesarios para los caacutelculos geodeacutesicos realizados se obtuvieron del

Center forOrbitDetermination in Europe (CODE) correcciones ionosfeacutericas oacuterbitas

precisas de los sateacutelites paraacutemetros de orientacioacuten de la Tierra y velocidades de las

estaciones

Los datos acerca de cargas oceaacutenicas se obtuvieron del OnsalaSpaceObservatory

Figura 43 Cartografiacutea de la red geodeacutesica disentildeada y marco geoestructural del aacuterea que abarca

4152 Marco temporal

Una vez elegidas las estaciones que forman parte del estudio se definioacute el marco

temporal


134

Se decidioacute realizar los caacutelculos la semana GPS anterior al terremoto concretamente

desde el diacutea 27 de febrero al 5 de marzo asumiendo que se trata de un periodo de

relativa calma para poder estudiar el comportamiento de las coordenadas de las

estaciones los diacuteas previos al terremoto

Una vez obtenidas esas coordenadas se procedioacute a obtener las posiciones diarias de

cada estacioacuten desde dos diacuteas antes del terremoto esto es el 9 de marzo hasta 10

diacuteas despueacutes el 21 de marzo no hay datos del diacutea del terremoto A partir de enton-

ces se calcularon las coordenadas de cada estacioacuten cada 5 diacuteas para el seguimiento

de las posibles reacuteplicas hasta un mes despueacutes el 15 de abril

4153 Procesamiento de los datos

Todos los caacutelculos se realizaron con la ayuda del programa informaacutetico Bernese de

la Universidad de Berna que nos permite compensar redes geodeacutesicas observadas

mediante teacutecnicas GNSS con una gran precisioacuten y control de las mismas (Dach et

al 2007)

Todos los datos GPS disponibles fueron procesados sesioacuten a sesioacuten para obtener

soluciones diarias En una primera etapa las ambiguumledades se estimaron y se fija-

ron a un entero utilizando la estrategia QIF (QuasiIonosphere Free) Los caacutelculos se

realizaron utilizando la metodologiacutea de red libre para detectar errores groseros Maacutes

tarde las coordenadas de las estaciones maacutes alejadas fueron constrentildeidas para defi-

nir un marco de referencia El retraso troposfeacuterico se corrigioacute aplicando el modelo

de Saastamoinen con una ponderacioacuten dependiente de la elevacioacuten de cos2(z) sien-

do z la distancia cenital La correccioacuten troposfeacuterica seca se aplicoacute a intervalos de

una hora para estimar el retardo de ceacutenit de las sentildeales GPS Por otra parte la de-

mora ionosfeacuterica se eliminoacute mediante el uso de una combinacioacuten de las frecuencias

L1 y L2 Los errores del reloj del sateacutelite se eliminaron mediante el uso de efemeacuteri-

des precisas proporcionadas por el IGS en formato sp3 Los modelos ionosfeacutericos

velocidades de placas y correcciones Code-Bias se tomaron del CODE (Center for

Orbit Determination in Europe) Por uacuteltimo las correcciones de carga oceaacutenica se

obtuvieron del OnsalaSpaceOrganisation

Como resultado de todo el proceso se obtuvieron coordenadas en el marco de refe-

rencia geodeacutesico WGS84 y en el sistema de coordenadas UTM de cada uno de los

diacuteas calculados

416 Resultados obtenidos

Una vez realizados los caacutelculos se observaron considerables desplazamientos en las

estaciones permanentes situadas cerca del epicentro Este hecho se hace patente de

forma especial en la estacioacuten MIZU situada en la localidad de Mizusawa a 37441 km del epicentro como muestran las Figuras 44 y 45


135

Figura 44- Graacutefica en la que se muestra el desplazamiento de la estacioacuten de referencia MIZU en

las coordenadas X e Y

Figura 45 Desplazamientos horizontales en la estacioacuten MIZU Se observa la falta de datos desde

el diacutea del terremoto (11 marzo) hasta el diacutea 16 de marzo debido a que la estacioacuten quedoacute tempo-

ralmente dantildeada


136

Estos desplazamientos se van haciendo menores a medida que nos alejamos del

epicentro aunque resultan apreciables todaviacutea como muestran las Figuras 46 y

47 que hacen referencia a la estacioacuten de Tsukuba

Figura 46- Graacuteficas en las que se muestra el desplazamiento de la estacioacuten de referencia TSK2

en las coordenadas X e Y

Figura 47 Desplazamientos horizontales en la estacioacuten TSK2


137

Y al elegir la estacioacuten BJFS (Beijing China) situada a maacutes de 2000 km del epicen-

tro vemos como el sismo no produce ninguacuten desplazamiento como muestran las

figuras 48 y 49 De hecho despueacutes de comparar varias soluciones diarias no se

encontraron cambios significativos en la posicioacuten por lo que se puede calificar de

posicioacuten praacutecticamente estable (Kuo et al 2002)

Figura 48- Graacuteficas de la

estacioacuten de referencia BJFS en

la que no se observa desplaza-

mientos horizontales

Figura 49 Desplazamientos horizontales

en la estacioacuten BJFS


138

El desplazamiento basado en las coordenadas estaacuteticas diarias se ve afectado por los

eventos que se producen en un diacutea sin embargo tiene la ventaja de la precisioacuten

(Nishimura et al 2011)

De acuerdo con el presente estudio el mayor desplazamiento se puede apreciar en

la estacioacuten de MIZU a 37441 kilometros del epicentro

Tambieacuten se deduce del estudio de los desplazamientos en cada una de las estacio-

nes que como cabiacutea esperar los mayores desplazamientos se producen en las esta-

ciones maacutes cercanas al epicentro disminuyendo eacutestos a medida que nos alejamos de

eacuteste como muestran la Tabla 41 y la Figura 410 En la estacioacuten STK2 situada a

579 km del epicentro ya no se detectan desplazamientos

Estacioacuten Distancia epicentral (km) Desplazamiento (m)

MIZU 1403616664 271

KSMV 3034331656 083

TSK2 3185424475 065

MTKA 3851859108 030

KGNI 3868428153 030

USUD 4305464129 028

STK2 5797006672 000

CCJ2 1246230605 000

KHAJ 1275402377 000

AIRA 1289163824 000

CHAN 1539536775 000

PETS 2049470607 000

SHAO 2082604379 000

BJFS 2278574053 000

Tabla 41 Desplazamiento y distancia al epicentro de cada una de las estaciones


139

Figura 410 Graacutefica en la que se muestra el desplazamiento en funcioacuten de la distancia al epicen-

tro

417 Conclusiones

Del estudio de las coordenadas obtenidas para cada una de las estaciones a lo largo

del periodo calculado se pueden destacar las siguientes conclusiones

- El terremoto Tohoku-Oki ocurrioacute en una de las zonas en las que la Placa

Paciacutefica se desplaza por debajo de Japoacuten a una media de 8 u 85 cm al antildeo

(Simona et al 2011) En el breve periodo del evento siacutesmico la zona proacute-

xima al epicentro de la isla del Honshū se desplazoacute al menos 275 metros

en direccioacuten sureste hacia la placa Paciacutefica (ver Figura 45)

- A medida que nos alejamos del epicentro el desplazamiento decrece consi-

derablemente siguiendo la expresioacuten

donde y es el desplazamiento en metros y x es la distancia al epicentro en

kiloacutemetros La Figura 410 presenta el desplazamiento en funcioacuten de la

distancia al epicentro de acuerdo con esta ecuacioacuten

- El desplazamiento coseismico causado por el terremoto de Tohoku de 2011

se estimoacute en base al anaacutelisis rutinario de GEONET diferenciando las coor-

denadas diarias desde el 10 al 12 de marzo y el desplazamiento horizontal

alcanzoacute 53 m en la Peniacutensula Oshika cerca del epicentro (Nishimura et al


140

2011) El desplazamiento teoacuterico en la estacioacuten de Oshika GEONET colo-

cada en la Peniacutensula Oshika a 5077 Km del epicentro seriacutea seguacuten nuestra

ecuacioacuten 475 m que es una muy buena aproximacioacuten no teniendo datos

precisos sobre la distancia al epicentro considerada en el anaacutelisis citado

- El terremoto rompioacute maacutes de 400 km de la corteza a lo largo de la zona de

subduccioacuten de Japoacuten (Normil 2011) El equipo de ARIA en el JPL y Cal-

tech determinoacute el desplazamiento del campo coseismic en el arco de Japoacuten

- regioacuten insular que mostroacute desplazamientos significativos hacia el este en

la regioacuten norte de Japoacuten como se muestra en la Figura 411 con despla-

zamientos maacuteximos de aproximadamente 53 m en horizontal y 11 m

(Wang et al 2011) de subsidencia Los resultados de este estudio corrobo-

ran el estudio llevado a cabo por la NASA con soluciones de oacuterbitas raacutepi-

das y usando soacutelo los datos de las estaciones de referencia GEONET

GNSS

Figura 411 Graacutefico en el que se muestra el desplazamiento en las estaciones de referencia

GEONET

- En las estaciones maacutes alejadas como se esperaba no se detecta ninguacuten desplazamiento horizontal el diacutea del terremoto


141

- En el caso de la componente vertical el terremoto no parece generar nin-

guacuten movimiento vertical detectable en Japoacuten

Como se ha dicho este artiacuteculo es parte de un estudio maacutes amplio dirigido a la in-

vestigacioacuten de la deformacioacuten del terreno como precursor del movimiento siacutesmico

se estaacuten estudiando diferentes eventos siacutesmicos en diferentes lugares para detectar

los patrones de comportamiento


142

42 Estudio de los desplazamientos producidos por el terremoto de Lorca

del 11 de mayo de 2011


La costa mediterraacutenea es un aacuterea de gran desarrollo turiacutestico motor econoacutemico de

la zona y cuya poblacioacuten se incrementa de forma notable a lo largo de los antildeos

Incluso eventos siacutesmicos moderados pueden producir desplazamientos del terreno o

bien olas marinas con la suficiente intensidad como para producir importantes da-

ntildeos tanto humanos como econoacutemicos (Aacutelvarez-Goacutemez et al 2011)

La zona sureste de la cordillera Beacutetica es el aacuterea con mayor actividad siacutesmica de la

peniacutensula Ibeacuterica Existen varias fallas cuaternarias de longitud superior a 50 km

que hacen de eacutesta un aacuterea de particular intereacutes para estudios paleosiacutesmicos y de

riesgo siacutesmico (Martiacutenez-Diacuteaz et al 2003)

Terremotos causantes de importantes dantildeos han tenido lugar en la provincia de

Murcia varias veces en los uacuteltimos 500 antildeos Aparte del terremoto que estamos

estudiando tres eventos significativos han tenido lugar en un periodo de soacutelo seis

antildeos Mula (1999) Bullas (2002) y La Paca (2005) (Garciacutea-Mayordomo et al 2007)

El mieacutercoles 11 de mayo de 2011 a las 064725 hora local (164725 UTC) se pro-

dujo a 58 Km al WSW de Murcia un terremoto de 1 km de profundidad [USG11]

La magnitud del sismo alcanzoacute los 51 Mw El terremoto de Lorca tuvo lugar en la

regioacuten que marca el liacutemite entre las placas de Eurasia y Aacutefrica (Nubia) donde esta

uacuteltima se mueve hacia el NO (United States Geological Survey 2011)

Uno de los efectos de los terremotos es el desplazamiento de forma permanente de

las aacutereas cercanas al epicentro los efectos de cada terremoto dependen de las carac-

teriacutesticas del mismo sobre todo de la intensidad y la profundidad del epicentro

(Gianniou 2010)

Las redes geodeacutesicas se usan como base de todo tipo de trabajos geodeacutesicos uno de

los cuales son los estudios geodinaacutemicos que utilizan los cambios en la posicioacuten de

las estaciones de control de una red en un determinado periodo de tiempo para en-

tender las caracteriacutesticas de los movimientos tectoacutenicos (Oumlzyasar y Oumlzluumldemir

2011)

El objetivo de este trabajo es el estudio de los efectos tectoacutenicos producidos por el

terremoto de Lorca del 11 de mayo de 2011

Esta investigacioacuten se llevaraacute a cabo en el marco global definido por las estaciones del Instituto Geograacutefico Nacional de Espantildea (IGN) que se consideraraacuten en princi-

pio no afectadas por el sismo y que conformaraacuten el marco de referencia ademaacutes se


143

integraraacuten estaciones dependientes de otros organismos con el fin de densificar la

informacioacuten

Las deformaciones de la superficie detectadas mediante teacutecnicas GNSS se han de-

mostrado potentes para mitigar futuros riesgos siacutesmicos (Chen et al 2011) es por lo

que este estudio se engloba dentro de un proyecto que pretende estudiar la deforma-

cioacuten del terreno como precursor de fenoacutemenos siacutesmicos

422 Antecedentes

La peniacutensula Ibeacuterica estaacute considerada como una zona de sismicidad moderada den-

tro de esta la regioacuten de Murcia presenta una sismicidad media-alta (Atlas global de

la regioacuten de Murcia 2011)

La sismicidad en el sur de Espantildea estaacute provocada por la convergencia entre la placa

africana y la placa euroasiaacutetica caracterizada por terremotos de baja a moderada

magnitud La velocidad relativa entre las placas se estima entre 4 mm y 9 mm por

antildeo (Santoyo y Luzoacuten 2008)

La sismicidad de la regioacuten de Murcia ha sido estudiada por numerosos autores

seguacuten Ibarguumlen y Rodriacuteguez Estrella (Ibarguumlen y Rodriacuteguez 1996) en la regioacuten de

Murcia existen noticias sobre destrucciones concretas causadas por terremotos des-

de 1579

Figura 412Sismos maacutes importantes en la regioacuten de murcia y alrededores (Sismimur 2011)


144

El Instituto Geograacutefico Nacional (IGN) desarrolla una labor continua de revisioacuten de

los cataacutelogos histoacutericos existentes con el fin de introducir modificaciones al cataacutelo-

go siacutesmico oficial La uacuteltima de estas revisiones ha dado lugar a la publicacioacuten del

Cataacutelogo Siacutesmico de la Peniacutensula Ibeacuterica (880 aC-1900) que sustituye a la ante-

rior revisioacuten de 1983 En el nuevo cataacutelogo se ha ampliado el nuacutemero de terremotos

identificados y se ha mejorado su localizacioacuten epicentral asiacute como la asignacioacuten de

la intensidad macrosiacutesmica (Sismimur 2011) De acuerdo con este cataacutelogo en el

interior de la Regioacuten de Murcia consta la ocurrencia de unos 123 terremotos princi-

pales hasta el antildeo 1920 cuyos epicentros aparecen representados en la Figura 412

Estos terremotos corresponden al periodo conocido como de sismicidad histoacuterica

ya que no existiacutea todaviacutea una infraestructura instrumental suficiente

En la Figura 412 se puede observar la distribucioacuten de la sismicidad histoacuterica en la

Regioacuten de Murcia y provincias limiacutetrofes (Sismimur 2011)

La mayoriacutea de los epicentros se localizan en este periodo a lo largo de una franja

central que coincide con la alineacioacuten NE-SW que conforma los valles del Guada-

lentiacuten Sangonera y la vega del Segura Asimismo a lo largo del curso medio del

Riacuteo Segura se distingue otra concentracioacuten de epicentros de direccioacuten NNE-SSW

En contraste destaca la escasa sismicidad localizada en los maacutergenes norte y sur de

la regioacuten lo que debe interpretarse con precaucioacuten ya que puede no responder a la

realidad Conviene tener en cuenta que la identificacioacuten de terremotos histoacutericos

depende de la existencia de suficientes pruebas documentales y evidentemente

eacutestas son maacutes faacuteciles de encontrar en el caso de terremotos ocurridos cerca de po-

blaciones principales (Sismimur 2011)

Seguacuten informacioacuten de la Direccioacuten General de Seguridad Ciudadana y Emergencias

dependiente de la Consejeriacutea de Presidencia de la Regioacuten de Murcia los mayores

sismos ocurridos en la regioacuten hasta 1920 son los que se muestran en la tabla 1 Soacutelo

se muestran aquellos con intensidad mayor de VII con anterioridad a 1920 A partir

de este grado de intensidad comienzan a registrarse dantildeos de importancia en algu-

nas edificaciones

Como puede apreciarse en la tabla en la localidad de Lorca ya se registraron terre-

motos de cierta intensidad en enero de 1579 y agosto de 1674

A partir de 1920 empieza ya a funcionar la primera red siacutesmica espantildeola pasando

asiacute ya al periodo instrumental En la Regioacuten de Murcia se encuentra la estacioacuten

denominada ldquoLa Murtardquo En este punto dado que ya se dispone del instrumental

necesario para ello se pasa a caracterizar a los terremotos por su magnitud en lugar

de por su intensidad lo que supone una forma maacutes objetiva

Desde el antildeo 1920 hasta aproximadamente mediados del antildeo 2005 se han registrado

en el interior de la Regioacuten de Murcia unos 1600 terremotos Entre ellos destacan 19

eventos principales con magnitud superior a 40 junto con dos de magnitud menor


145

que produjeron importantes dantildeos (Sismimur 2011) Tras la serie siacutesmica que con-

forman los terremotos de 1911 no se conoce actividad siacutesmica hasta 1948 cuando

se produjo el 23 de junio un terremoto de magnitud 53 A partir de entonces des-

tacan los de Mula (1999) Bullas (2002) y La Paca (2005)

Tabla 42 Terremotos y su intensidad Tomado de Sismimur 2011

Podemos observar en la Figura 413 que se producen terremotos por toda la Regioacuten

de Murcia aunque se aprecia una mayor sismicidad en el tercio central y la franja

limiacutetrofe con la Provincia de Alicante

Se pueden sentildealar varias agrupaciones de epicentros destacando las situadas si-

guiendo la alineacioacuten NE-SO de los valles del Guadalentiacuten Sangonera y Segura a

lo largo del curso alto del Riacuteo Segura y en la Cuenca de Fortuna y tambieacuten en el

aacuterea de Caravaca de la Cruz Jumilla y al Norte de Lorca El 97 de la sismicidad

se corresponde con terremotos de magnitudes inferiores a 40 De hecho en la zona

no se ha registrado auacuten un terremoto de gran magnitud (M gt 6) que pudiera tener

consecuencias catastroacuteficas Estudios recientes de paleosismicidad estiman que la

ocurrencia de un terremoto de estas caracteriacutesticas puede tener lugar cada varios

miles de antildeos Sin embargo se puede estimar que la ocurrencia de terremotos mo-

derados (M= 4-5) tiene lugar cada 4-5 antildeos como media Algunos de ellos han pro-

vocado dantildeos significativos (Sismimur 2011) En la Figura 413 podemos observar

la distribucioacuten de la sismicidad instrumental en el periodo de 1920 a 2005 en la Regioacuten de Murcia y zonas adyacentes


146

Figura 413 Distribucioacuten de la sismicidad instrumental en el periodo de 1920 a 2005 en la Regioacuten

de Murcia y zonas adyacentes (Sismimur 2011)


La Regioacuten de Murcia se encuentra en el interior del Oroacutegeno Beacutetico que forma

parte de la zona de contacto de las placas tectoacutenicas de Aacutefrica y Eurasia al no exis-

tir en esta zona de contacto ninguacuten accidente geograacutefico capaz de absorber los es-

fuerzos producidos por el citado contacto los efectos se distribuyen a lo largo de

una zona de orientacioacuten E-W de alrededor de 400 km de ancho Mediante interfe-

rometriacutea espacial se ha calculado una velocidad de movimiento relativo en el centro

de la Peniacutensula Ibeacuterica entre las citadas placas de 02 mmantildeo con una direccioacuten

NO-SE (Sismimur 2011)

El nivel de peligrosidad siacutesmica de la Regioacuten de Murcia viene determinado por la

reparticioacuten de la deformacioacuten producida por la convergencia entre las placas Afri-


147

cana y Euroasiaacutetica en un aacuterea tan extensa unido a la relativamente baja velocidad

de acercamiento entre las placas ya que la liberacioacuten de energiacutea siacutesmica producto

de la convergencia Aacutefrica-Iberia tiene lugar preferentemente a traveacutes de pequentildeos

terremotos dispersos en lugar de a traveacutes de grandes terremotos singulares La dis-

tribucioacuten difusa de la sismicidad dificulta enormemente la identificacioacuten de fuentes

asociadas a accidentes tectoacutenicos concretos y la definicioacuten de zonas sismogeneacuteticas

resulta muy subjetiva

En la Figura 414 vemos un encuadre geoloacutegico regional de la Regioacuten de Murcia

El recuadro interno identifica la parte oriental de las Cordilleras Beacuteticas

Figura 414 Encuadre geoloacutegico regional de la Regioacuten de Murcia (Sismimur 2011)

Desde el punto de vista sismotectoacutenico la Regioacuten de Murcia presenta gran intereacutes

en lo que se refiere a la obtencioacuten de datos uacutetiles para el caacutelculo de la peligrosidad

siacutesmica Esto es asiacute debido a que las fallas con actividad neotectoacutenica en este sector

de la Cordillera Beacutetica presentan una gran longitud Este hecho hace que las super-

ficies potenciales de ruptura sean muy grandes y por ello las magnitudes maacuteximas

teoacutericas tambieacuten lo sean (Sismimur 2011)

En la Figura 415 se muestra un mapa de sismicidad del Sur de la Peniacutensula Ibeacuterica

y Norte de Aacutefrica (periodo 1980-2003) para magnitudes mayores de 35 Los datos son del Instituto Geograacutefico Nacional Los terremotos profundos se muestran en


148

negro Los intermedios en gris oscuro y los superficiales en gris claro Se muestran

ademaacutes los vectores de convergencia entre las placas Euroasiaacutetica y Africana

Figura 415 Mapa de sismicidad del Sur de la Peniacutensula Ibeacuterica y Norte de Aacutefrica (periodo 1980-

2003) para magnitudes mayores de 35 (Sismimur 2011)

En los uacuteltimos antildeos existe una tendencia hacia una mayor incorporacioacuten de datos

geoloacutegico-estructurales en los estudios sismotectoacutenicos con el fin de relacionar en

mayor medida el efecto siacutesmico (terremoto) con la fuente generadora (falla activa)

Es una manera de integrar observaciones de tipo geodinaacutemico y tectoacutenico a la hora

de interpretar la sismicidad (Sismimur 2011)

En la Figura 416 se muestra el mapa de sismicidad de intensidad MSK gt IV al este

de las Cordilleras Beacuteticas (periodo 1000-2005)

En este arco sismotectoacutenico la zona de la Regioacuten de Murcia es una zona de activi-

dad siacutesmica actual moderada caracterizada por terremotos de magnitud igual o

inferior a 50 Sin embargo tanto en el registro histoacuterico como en el paleosiacutesmico

se identifican eventos de magnitudes superiores a 60 A esto hay que antildeadir que en

los uacuteltimos 5 antildeos se han producido tres series siacutesmicas en el entorno de la Falla de

Crevillente con magnitudes superiores a 45 que han generado cuantiosos dantildeos

materiales y gran alarma social (Sismimur 2011)

Toda la zona que se describe presenta una alta densidad de fracturacioacuten con orienta-

ciones praacutecticamente en la totalidad de las direcciones Concretamente se pueden

reconocer 4 sistemas de fallas de orientacioacuten general NW-SE N-S (de NNW-SSE a NNE-SSW) NE-SW a ENE-WSW y WSW-ESE La longitud en superficie de estas

fallas no sobrepasa por lo general los 10 km


149

Se han identificado asociaciones con la sismicidad en todos los sistemas de orienta-

ciones ya sea por la ocurrencia de series siacutesmicas o por alineaciones de epicentros

bien localizados Esta situacioacuten sugiere que todos los sistemas de fallas indepen-

dientemente de su orientacioacuten son siacutesmicamente activos De este modo se explica

la distribucioacuten difusa de la sismicidad en la Regioacuten de Murcia Las fallas con mayor

grado de actividad reciente son las fallas de Alhama de Murcia y Carrascoy

Figura 416 Mapa de sismicidad de intensidad MSK gt IV al este de las Cordilleras Beacuteticas (pe-

riodo 1000-2005) (Sismimur 2011)

En la Figura 417 vemos las grandes Fallas del sureste de Espantildea Se indican los

diferentes segmentos tectoacutenicos que componen cada gran falla asiacute como su grado

de actividad tectoacutenica reciente La falla de Alhama de Murcia es la falla activa de

mayor longitud del sur de la Peniacutensula Ibeacuterica y se encuentra acompantildeada por nu-

merosas fallas secundarias de dimensiones que van desde 2 km hasta 15 oacute 20 km

muchas de las cuales pueden ser siacutesmicamente activas (Martiacutenez-Diacuteaz 1999)


150

Figura 417 Principales Fallas del sureste de Espantildea Fuente [SIS11]

Las fallas maacutes importantes son las siguientes 1 Pozohondo-Tobarra 2 Socovos-

Calasparra 3 Tiacutescar 4 Crevillente (sector Murcia) 5 Crevillente (sector Alican-

te) 6 Alhama de Murcia 7 Jumilla 8 Carrascoy 9 Bajo Segura 10 Torrevieja

11 San Miguel de Salinas 12 Palomares 13 Corredor de Las Alpujarras 14 Al-

hamilla 15 Carboneras 16 Las Moreras-Escarpe de Mazarroacuten

El segmento Lorca-Totana (b) de la falla de Alhama de Murcia es una estructura de

16 km de longitud compuesta por dos brazos de falla principales NE-SW (1) Una

falla inversa con inclinacioacuten NW con un fuerte buzamiento al NW y (2) una falla

inversa con inclinacioacuten SE buzando al SE con deslizamiento oblicuo (Massana et

al 2004)

La citada falla se desdobla generando un corredor de hasta 2 km de anchura en el sector comprendido entre Lorca y Totana donde se aprecia una complejidad tectoacute-

nica debida al caraacutecter polifaacutesico de este accidente y a los diferentes movimientos


151

que presenta tanto de caraacutecter inverso como de caraacutecter direccional que responden

seguacuten diversos autores a rotaciones del esfuerzo principal desde tiempos messinien-

ses hasta la actualidad (Martiacutenez-Diacuteaz y Hernaacutendez 1991)

En general todas estas fallas descritas presentan actividad que afecta a materiales

del Mioceno Superior Plioceno o Cuaternario por tanto tienen actividad bajo el

campo de esfuerzos actual Ello hace que sean fallas potencialmente activas capaces

de generar terremotos en cualquier momento de magnitudes superiores a 55 Cono-

ciendo la geometriacutea de una falla es posible estimar la magnitud maacutexima que genera-

riacutea un terremoto que rompiera toda la extensioacuten del plano de falla Por otra parte si

se conoce la edad de las uacuteltimas deformaciones asociadas a la falla o la tasa de

deslizamiento se puede inferir el periodo de recurrencia medio del evento maacuteximo

Los sistemas de fracturacioacuten secundaria que suelen ir asociados a distribuciones

difusas de la sismicidad tienden a incluirse en el caacutelculo de la peligrosidad forman-

do parte de zonas sismogeneacuteticas cualquier evento puede ocurrir con igual probabi-

lidad en cualquier lugar dentro de la zona

424 Metodologiacutea utilizada

Como muchos otros aspectos de la vida la ciencia de los terremotos ha entrado en

una nueva era con el desarrollo de tecnologiacuteas espaciales para medir la deformacioacuten

de la superficie en las zonas tectoacutenicamente activas

En el presente artiacuteculo se utilizaraacuten teacutecnicas GNSS para cuantificar el desplaza-

miento si lo hubiera de las estaciones permanentes GNSS de la zona objeto del

terremoto tomando como referencia estaciones permanentes GNSS situadas en

zonas que se consideraraacuten no afectadas por el seiacutesmo


Se procesoacute la informacioacuten proporcionada por cuatro organismos que ofrecen datos

GNSS de sus estaciones permanentes de forma continua estos son

- Red REGAM (Cartomur ndash Infraestructura de datos espaciales de referencia

de la Regioacuten de Murcia) de donde se tomaron datos de las estaciones ALCA (Los

Alcaacutezares Murcia) CARA (Caravaca Murcia) JUMI (Jumilla Murcia) MAZA

(Mazarroacuten Murcia) MORA (Moratalla Murcia) y MULA (Mula Murcia)

- Red MERISTEMUM (Direccioacuten General del Medio Natural Consejeriacutea de

Industria y Medio Ambiente de la Regioacuten de Murcia) De la que se tomaron las

estaciones CRVC (Caravaca Murcia) LORC (Lorca Murcia) MURC (Murcia

Murcia)


152

- Red Andaluza de Posicionamiento (RAP) De la que se tomoacute informacioacuten

de las estaciones CAAL (Calar Alto Gergal Almeriacutea HUOV (Huercal-Overa

Almeriacutea) PALC (Pozo Alcoacuten Jaeacuten) y VIAR (Villanueva del Arzobispo Jaeacuten)

- Red de estaciones permanentes del Instituto Geograacutefico Nacional (IGN)

De donde se utilizaron los datos de las estaciones ALAC (Alicante Alicante)

ALME(Almeriacutea Almeriacutea) COBA (Coacuterdoba Coacuterdoba) MALA (Malaga Maacutelaga)

SONS (Sonseca Toledo) TERU (Teruel Teruel) Y VALE (Valencia Valencia)

De todas las estaciones citadas se tomaron como marco de referencia las pertene-

cientes al IGN excepto ALME y ALAC en la Figura 418 se muestra la distribucioacuten

de las estaciones permanentes utilizadas Todos los organismos mencionados pro-

porcionan datos de observacioacuten GPS en forma de archivos RINEX cada 30 segun-

dos asiacute como las coordenadas aproximadas de las estaciones datos que se utiliza-

ron para el estudio

Otros datos necesarios para el caacutelculo y compensacioacuten de la red se obtuvieron del

Center forOrbitDetermination in Europe (CODE) estos datos son correcciones

ionosfeacutericas oacuterbitas precisas de los sateacutelites paraacutemetros de orientacioacuten de la Tierra

y velocidades de las estaciones


Figura 418 Estaciones permanentes utilizadas


153

4242 Marco temporal

Con el objetivo de estudiar el comportamiento de las estaciones antes del terremoto

se tomaron datos desde el 1 de mayo de 2011 hasta el diacutea del terremoto (11 de ma-

yo) considerando eacuteste como un periodo de calma A partir de entonces se procesa-

ron datos diarios hasta el 20 de mayo y desde ese diacutea se procesoacute un diacutea cada cinco


Todo el proceso de caacutelculo se llevoacute a cabo con la ayuda del programa informaacutetico

Bernese de la Universidad de Berna que nos permite compensar redes GNSS con

una gran precisioacuten y control de las mismas

Se realizoacute una primera compensacioacuten como red libre con el fin de detectar errores

groseros para posteriormente constrentildeir las coordenadas de las estaciones que

como ya se indicoacute se consideroacute que formariacutean el marco de referencia

Se eligioacute la combinacioacuten de libre ionosfera y el modelo troposfeacuterico de Hopfield

En el proceso de caacutelculo se utilizaron oacuterbitas precisas paraacutemetros ionosfeacutericos

correcciones Code-Bias y correcciones por cargas oceaacutenicas

Se obtuvieron coordenadas en el marco de referencia geodeacutesico ETRS89 y en el

sistema de coordenadas UTM de las estaciones en cada uno de los diacuteas calculados


Cuando se comparan varios grupos de coordenadas de la misma estacioacuten calcula-

das en diferentes momentos los cambios en estas coordenadas tridimensionales se

pueden utilizar para cuantificar los desplazamientos de la superficie terrestre y su

velocidad (Chang 2000)

En la Figura 419 se muestran las graacuteficas de la posicioacuten en funcioacuten del tiempo de

la estacioacuten de Lorca (LORC) Esta estacioacuten es la maacutes cercana al epicentro y en

principio deberiacutea registrar los mayores desplazamientos en el caso de existir

Una vez realizados todos los caacutelculos se observa que no se han producido despla-

zamientos significativos en ninguna de las estaciones estudiadas como consecuencia

del evento siacutesmico del 11 de mayo


154

Figura 419 Graacuteficas de la posicioacuten en funcioacuten del tiempo de la estacioacuten LORC

426 Conclusiones y recomendaciones



El terremoto de Lorca del 11 de mayo de 2011 no produjo desplazamientos detecta-

bles en la estacioacuten de referencia (LORC) como se puede ver en la Figura 419 ni

en ninguna de las otras utilizadas para el estudio

En el periodo temporal estudiado se ha detectado una tendencia hacia la subsiden-

cia del terreno reflejada en la altura elipsoidal h de la estacioacuten de Lorca Concreta-mente se ha detectado un hundimiento de maacutes de dos centiacutemetros en los dos meses


155

y medio estudiados La expresioacuten empiacuterica que se ha calculado para la variacioacuten

temporal de dicha variable en el tiempo es la siguiente

h = -2 E-06 t2 + 01896 t - 34859 Eq (1)

Este resultado apoya la hipoacutetesis basada en un hundimiento del terreno en la zona

cercana a Lorca Este fenoacutemeno podriacutea haber tenido su origen en el descenso del

nivel freaacutetico del acuiacutefero del Valle del Guadalentiacuten hecho que produciriacutea a su vez

una compactacioacuten lenta del aacuterea no saturada desde los antildeos sesenta del siglo pasa-

do (Rodriacuteguez Estrella 2012)

La tasa de hundimiento detectada en este estudio es de 101 cmantildeo tasa que coin-

cide con los valores calculados mediante teacutecnicas de interferometriacutea radar diferen-

cial en los trabajos de Gonzaacutelez PJ y Fernaacutendez J (Gonzaacutelez y Fernaacutendez 2011)

A pesar de no haber detectado movimientos directamente achacables al terremoto

estudiado pensamos que es uacutetil seguir con la monitorizacioacuten de la zona por dos

motivos

- Estudiar y detectar futuras deformaciones en el terreno que nos puedan llevar a

relacionar a priori estos movimientos con futuros eventos siacutesmicos

- Hacer un seguimiento del proceso de subsidencia detectado en la estacioacuten de refe-

rencia de Lorca aunque en este caso se hariacutea necesario densificar la red en la zona


156

43 Estudio de los desplazamientos permanentes de placas mediante teacutec-

nicas GNSS debidos al terremoto de Turquiacutea del 23 de octubre de

2011


Desde la antiguedad los desastres naturales han supuesto la causa de muerte maacutes

importante el sesenta por ciento de las muertes causadas por desastres naturales en

la pasada deacutecada se debieron a terremotos seguacuten el Centro de investigaciones epi-

demioloacutegicas y desastres (Centre for Research on the Epidemiology of Disasters

CRED) Estos desastres son el resultado del hecho de que ocho de las ciudades maacutes

pobladas de la Tierra estaacuten construidas sobre fallas tectoacutenicas Estas ciudades son

Kathmandu Nepal Estanbul Turquiacutea Manila Filipinas Jakarta Indonesia Tokio

Japoacuten Ciudad de Meacutexico Meacutexico Delhi India Nueva York US Vancouver

BC Shanghai China y Los Aacutengeles California US (Centre for Research on the

Epidemiology of Disasters 2010) Ademaacutes aproximadamente una de cada dos

personas vive en una ciudad y en soacutelo 35 antildeos este nuacutemero se incrementaraacute hasta

dos de cada tres seguacuten la Fundacioacuten para la poblacioacuten de Naciones Unidas (UN-

FPA United Nations Population Fund) En 2011 maacutes de la mitad de la poblacioacuten

viviacutea en aacutereas urbanas y en 2030 las ciudades seraacuten el hogar de casi cinco billones

de personas (United Nations Population Fund 2011)

Por lo tanto el estudio de los terremotos es gran intereacutes en cuanto que puede ayu-

dar a predecir doacutende existe la mayor probabilidad de ocurrencia de un terremoto y

en la medida de lo posible determinar su intensidad Asiacute la monitorizacioacuten de te-

rremotos ha cobrado gran importancia en los recientes estudios cientiacuteficos Una de

las teacutecnicas que maacutes recientemente se ha sumado a las numerosas teacutecnicas interdis-

ciplinares utilizadas en el estudio de terremotos es la Geodesia espacial (N Kul-

karni et al 2001)

La ciencia de los terremotos ha entrado en una nueva era con el desarrollo de las

tecnologiacuteas espaciales para medir las deformaciones de la superficie de la Tierra en

zonas tectoacutenicamente activas Las esta ciones de referencia que operan contiacutenua-

mente pueden ser una herramienta muy potente para monitorizar las deformaciones

(Oumlzyasar y Oumlzluumldemir 2011) Esta cantidad tan elevada de datos GPS disponibles

hace que la distinction entre observaciones geodeacutesicas y seiacutesmicas y modelado no

esteacute clara (Yue y Lay 2011)

Por lo tanto los grandes terremotos son claves importantes para la comprensioacuten de

los fenoacutemenos de deformacioacuten de la corteza incluidos los efectos coseismicos (la

ruptura principal y los primeros temblores) y postseismicos (que incluyen un corto

plazo despueacutes de la fase de deslizamiento y una fase de relajacioacuten viscoelaacutestica a

largo plazo) (USGS (Encuesta geoloacutegica de EEUU) 2011)


157


cercanas al epicentro y por consiguiente de las estaciones de referencia Las coor-

denadas geodeacutesicas de los puntos en la superficie de las placas tectoacutenicas cambian

con el tiempo debido al movimiento de las placas y por lo tanto dependen de la

eacutepoca en que se obtuvieron las coordenadas Si se conocen estos elementos (direc-

cioacuten y magnitud) es posible determinar la variacioacuten de las coordenadas del punto

en funcioacuten del tiempo (Peacuterez et al 2003) Ademaacutes los resultados geodeacutesicos pue-

den ser una valiosa informacioacuten para gestionar los sistemas en cuanto a la toma de

decisiones basadas en las caracteriacutesticas geoloacutegicas de la zona de estudio (Rangin et

al 2002)

Seguacuten Meade (2002) la mayoriacutea de los desplazamientos geoloacutegicos se producen a

lo largo de las fallas y el desplazamiento de las fallas generalmente tiene lugar du-

rante los terremotos (MEADE et al 2002)

Sin embargo los efectos de cada terremoto dependen de sus caracteriacutesticas y espe-

cialmente de la intensidad y la profundidad del epicentro (Gianniou 2002 y Wright

et al 2011) utilizan posicionamiento de punto preciso en modo tiempo real con

estados de reloj radiodifundios y correcciones orbitales para dar la posicioacuten de las

estaciones cada segundo permitiendo que los datos detecten los movimientos de la

estacioacuten centraacutendose en las alertas de tsunami (Wright et al 2011) La disponibili-

dad en tiempo real de los citados desplazamientos puede ser de gran utilidad en la

capacidad de accioacuten frente al terremoto y la alerta de tsunamis y hasta cierto punto

en la predicioacuten de terremotos (Grapenthin y Freymueller 2011) Grapenthin propo-

ne un meacutetodo que integra desplazamientos en tiempo real en un sistema de alarma

de terremotos

Sin embargo las anteriores teacutecnicas estudian los desplazamientos cerca del epicen-

tro mientras que el objetivo de este estudio era determinar si los terremotos produ-

cen desplazamientos de permanentes de placas suficientemente representativos para

ser detectados mediante teacutecnicas GNSS Para este fin el terremoto en Van se estu-

dioacute en el marco general definido por las estaciones permanentes del Servicio Inter-

nacional GNSS (International GNSS Service IGS)

Tanto las investigaciones sismoloacutegicas como las geodinaacutemicas ponen de manifiesto

que la Regioacuten del Egeo que comprende el Arco Heleacutenico la Grecia continental y

Turquiacutea occidental es la regioacuten maacutes seiacuteosmicamente activa de Eurasia occidental

La convergencia de las placas litosfeacutericas de Eurasia y Aacutefrica obliga a un movi-

miento hacia el oeste de la placa de Anatolia con respecto a la Euroasiaacutetica (Hali-

cioglu y Ozener 2008)

La sismicidad de la regioacuten de Turquiacutea se controla por la interaccioacuten compleja de

varias placas tectoacutenicas la placa africana la placa aacuterabe y la placa eurasiaacutetica (pla-ca de Anatolia y placa del mar Egeo) Como consecuencia de la dinaacutemica de este


158

ambiente geotectoacutenico complejo la historia de terremotos de grandes magnitudes es

larga sobre todo en la regioacuten nor-occidental de Turquiacutea

La falla tectoacutenica del norte de Anatolia constituye el liacutemite de las placas Anatolia-

Egea y Eurasiaacutetica al norte Esta falla es responsable de una secuencia de terremo-

tos de magnitudes superiores a 67 desde 1939 (Hammer y Mosquera Machado

2002)

Turquiacutea es un paiacutes tectoacutenicamente activo que experimenta terremotos destructivos

frecuentes Este terremoto es un recordatorio de los muchos eventos siacutesmicos mor-

tales que Turquiacutea ha sufrido en el pasado reciente

- En 1999 un devastador terremoto de magnitud 76 cerca de Izmit rompioacute una

seccioacuten de la falla de Anatolia del Norte (aproximadamente 1000 kiloacutemetros al

oeste del terremoto que acontecioacute el 23 de octubre de 2011) matando a 17000

personas hiriendo a 50000 y dejando sin hogar a 500000

- En 1976 ocurrioacute un terremoto de magnitud 73 cerca de la frontera entre Turquiacutea e

Iraacuten (aproximadamente a 65 kiloacutemetros del terremoto que tuvo lugar el 23 de octu-

bre de 2011) destruyendo varias aldeas y matando a entre 3000 y 5000 personas

- En 1939 hubo un terremoto de magnitud 78 cerca de Erzincan matando a unas

33000 personas (Ergintav et al 2002)

Figura 420 Situacioacuten de la localidad de Van al Este de Turquiacutea


159

La red de estaciones permanentes de Turquiacutea se puede ver en la seccioacuten ldquo32528

Turquiacutea Programas del grupo de trabajo en Geodinaacutemica Unioacuten nacional de Geo-

desia y Geofiacutesica de Turquiacuteardquo

El domingo 23 de octubre de 2011 a las 014121 PM hora local (104121 UTC)

hubo un terremoto en el este de Turquiacutea y en concreto en la ciudad de Van La

magnitud del terremoto alcanzoacute 72 Mw (Servicio Geoloacutegico de los EEUU 2011)

Su hipocentro se ubicoacute a 16 km de profundidad y su epicentro como se muestra en

la Figura 420 se encontraba en la ciudad de Van en el este de Turquiacutea

Las zonas maacutes afectadas fueron la regioacuten central y parte de la zona este de Turquiacutea

relacionadas con la colisioacuten continental entre la Placa Araacutebiga y la placa Euroasiaacuteti-

ca Todo este sector estaacute afectado por la convergencia entre las dos placas manifes-

taacutendose fundamentalmente a lo largo del pliegue Bitlis-Zagros

Seguacuten el USGS (United States Geological Survey) se alcanzoacute el grado IX en la

escala de Intensidad Estimada Modificada de Mercalli (Estimated Modified Mecalli

Intensity) Tambieacuten se detectaron movimientos que llegaron a la magnitud V y III

especiacuteficamente en los paiacuteses vecinos como Armenia Azerbaiyaacuten Georgia Iraacuten

Irak y Siria Seguacuten el Instituto Geofiacutesico de Israel el sismo fue sentido en zonas tan

alejadas como Tel Aviv


En el aacuterea en la que se produjo el terremoto la Placa Araacutebica estaacute colisionando con

la Placa Euroasiaacutetica y ha creado un mosaico complejo de montantildeas como conse-

cuencia del fallado lateral e inverso La colisioacuten entre ambas placas tiene lugar en la

parte oriental de Turquiacutea

Largos sistemas de fallas traslacionales se extienden a traveacutes de la mayor parte del

centro-oeste de Turquiacutea y facilita el movimiento hacia el oeste del Bloque de Ana-

tolia mientras se compresa por la convergencia de las Placas Araacutebicas y Asiaacuteticas

Como puede verse en la Figura 421 en el aacuterea de Van y en la parte maacutes al este la

tectoacutenica es dominada por la zona de sutura de Bitlis (al este de Turquiacutea) y el cintu-

roacuten plegado de los Zagros (cercaniacuteas de Iraacuten)

En cuanto al movimiento relativo en esta zona como se aprecia en la Figura 421

las porciones del norte de Arabia se desplazan con un giro de 40 grados Noroeste

aproximadamente consistente con el modelo global NUVEL-1a del movimiento de

placa El Este de Turquiacutea muestra una deformacioacuten distribuida mientras que Tur-

quiacutea occidental y la placa Egea rotan como la placa de Anatolia alrededor de un

polo cerca de la peniacutensula del Sinaiacute causando un movimiento de fuerte desliza-

miento a lo largo de la falla del Norte de Anatolia


160

Figura 421 Sistema de fallas de Turquiacutea de Rangin et al 2002 (Hammer and mosquera macha-

do 2002)


Dado que el objetivo de este trabajo era estudiar movimientos permanentes de las

placas producidos por el terremoto se utilizaron datos GNSS de estaciones perma-

nentes proporcionados por el IGS Las estaciones elegidas se encuentran en diferen-

tes placas

Por otro lado la metodologiacutea fundamental de deteccioacuten de las tendencias de movi-

miento se basa en la utilizacioacuten de las redes permanentes GNSS de monitorizacioacuten

continentales (Pospisil et al 2012)

Se seleccionaron un total de doce estaciones permanentes algunas de las cuales

estaban relativamente cerca del epicentro y otros que a priori estaban completa-

mente fuera del aacuterea de accioacuten del terremoto

El criterio para seleccionar las estaciones fue formar una red lo maacutes homogeacutenea

posible y la distribucioacuten de las estaciones entre las diferentes placas tectoacutenicas que

presumiblemente podriacutean estar relacionados con el evento siacutesmico estudiado Por

otra parte teniendo en cuenta que hay una relacioacuten entre la distancia al epicentro y los desplazamientos de la estacioacuten (Garrido-Villen et al 2011) las estaciones ele-

gidas deben estar a diferentes distancias del epicentro


161

Concretamente como se muestra en la Figura 422 y la Tabla 43 se utilizaron las

siguientes estaciones

- Placa Eurasiaacutetica

o ANKR (Ankara Turquiacutea) ARTU (Arti Ekaterinburg Rusia)

MOBJ (Obninsk Rusia) NOT1 (Noto Italia) PENC (Penc Hun-

griacutea) POL2 (Bishkek Kyrgyzstan) TEHN (Tehran Iraacuten) y ZECK

(Zelenchukskaya Rusia)

- Placa Africana

o ADIS (Addis Abeba Etiopiacutea) ndash subplaca Nubia DRAG (Metzoki

dragot Israel) y NICO (Nicosia Chipre)

- Placa Arabiga

o ISER (Erbil Iraq)

o

Figura 422 Cartografiacutea de la red geodesic disentildeada Modificada de Terrametrics 2013


162

Permanent station Epicentre distance

ISER 277338

ZECK 542987

TEHN 767209

ANKR 932560

NICO 975290

DRAG 107149

MOBJ 190419

PENC 219594

ARTU 226819

NOT1 250050

POL2 265419

ADIS 332070

Tabla 43 Distance in kilometers from the epicentre of the stations

El IGS proporciona datos de observacioacuten GPS de cada estacioacuten elegida Estos datos

se toman como archivos RINEX cada 30 segundos y registran las coordenadas

aproximadas de las estaciones Otros datos necesarios para el caacutelculo y compensa-

cioacuten de la red se obtuvieron del Centro Europeo de Determinacioacuten de Oacuterbitas (CO-

DE) estos datos son correcciones ionosfeacutericas paraacutemetros de orientacioacuten de la

Tierra correcciones instrumentales Code-Bias y velocidades de las estaciones Las oacuterbitas precisas de los sateacutelites se obtuvieron del IGS Los datos de cargas oceaacuteni-

cas se obtuvieron del Observatorio Espacial Onsala


163

Marco temporal

Una vez seleccionadas las estaciones a estudiar se definioacute el calendario

En primer lugar se decidioacute realizar los caacutelculos de la red geodeacutesica diacutea a diacutea diez

diacuteas antes del terremoto asumiendo que se trata de un periodo de relativa calma y

diez diacuteas despueacutes Posteriormente a los diez primeros diacuteas se tomaron datos ya cada

5 diacuteas

Las posiciones calculadas los diacuteas previos al terremoto se usaron como coordenadas

patroacuten a comparar con las obtenidas los diacuteas posteriores al evento siacutesmico

Definicioacuten del Datum

El datum geodeacutesico se puede definir constrintildeendo las coordenadas de las estaciones

de referencia a sus valores a priori

Las estaciones permanentes GNSS lejanas al epicentro se utilizaron para definir el

marco de referencia constrintildeeacutendolas Estas estaciones son ARTU POL2 ADIS

NOT1 PENC y MOBJ

Todas las estaciones son estaciones permanentes GNSS del IGS y por lo tanto los

resultados geodeacutesicos se dan en el Marco Global de Referencia Terrestre Interna-

cional (ITRF)

Procesamiento de los datos

Todos los caacutelculos se realizaron con la ayuda de software Bernese Bernese es un

software cientiacutefico desarrollado por la Universidad de Berna que permite compen-

sar redes geodeacutesicas GNSS con alta precisioacuten con un alto control del proceso(Dach

et al 2007)

Los datos GPS disponibles fueron procesados sesioacuten a sesioacuten para obtener las solu-

ciones diarias En un primer paso se estimaron las ambiguumledades y se fijaron a un

entero utilizando la estrategia de Quasi Libre Ionosfera (QIF) Los caacutelculos se reali-

zaron utilizando la metodologiacutea de red libre para detectar errores groseros Maacutes

tarde las coordenadas de las estaciones que definen el Datum se constrintildeeron El

retardo troposfeacuterico se corrigioacute usando el modelo Saastamoinen con una pondera-

cioacuten dependiente de la elevacioacuten de cos2 (z) donde z es la distancia cenital La

correccioacuten troposfeacuterica huacutemeda se aplica en intervalos de una hora para estimar el

Retardo Troposfeacuterico del Zenith de las sentildeales GPS Por otra parte el retardo ionos-

feacuterico se eliminoacute mediante el uso de una combinacioacuten de datos GPS en las frecuen-

cia L1 y L2 los errores del reloj de los sateacutelites se eliminaron mediante el uso de

efemeacuterides precisas proporcionadas por el IGS sp3

Las coordenadas se obtuvieron en el Marco de Referencia Geodeacutesico ITRF y en el sistema de coordenadas UTM para cada diacutea calculado


164

434 Resultados

Despueacutes ajustada la red geodeacutesica las coordenadas calculadas de cada estacioacuten para

cada diacutea se obtuvieron con desviaciones planimeacutetricas que oscilan entre 08 y 11

mm

Basaacutendose en los caacutelculos no existen desplazamientos relativos detectables entre

las diferentes estaciones seleccionadas comparando las posiciones calculadas antes

y despueacutes del terremoto

Figura 423 Graacutefica que muestra el desplazamiento de las coordenadas Xutm e Yutm en la esta-

cioacuten de referencia ISER (Erbil Iraq ndash Placa Arabiga)

Las figuras 4 5 y 6 muestran la variacioacuten de las posiciones de las estaciones Erbil

(Iraq) Ankara (Turquiacutea) y Metzoki Dragot (Israel) localizadas en la placa Araacutebiga Placa Euroasiaacutetica y la placa Africana respectivamente


165

Como se muestra en la Figura 423 a pesar de ser la maacutes cercana al terremoto los

movimientos de la estacioacuten permanente ISER en las coordenadas X e Y durante el

periacuteodo estudiado fueron menores de 2 centiacutemetros incluso teniendo en cuenta los

diacuteas anteriores y posteriores al terremoto lo que no es suficiente para demostrar la

existencia de un desplazamiento permanente de la placa Araacutebiga debido al terremo-

to estudiado

Figura424 Graacutefica que muestra el desplazamiento en las coordenadas Xutm e Yutm en la esta-

cioacuten permanente de referencia ANKR (Ankara Turquiacutea ndash Placa Eurasiaacutetica)

Como puede verse en la Figura 424 los desplazamientos de la estacioacuten permanen-

te ANKR en las coordenadas X e Y durante el periacuteodo estudiado fueron menores de

2 centiacutemetros lo cual es consistente con los resultados obtenidos por la estacioacuten

ISER teniendo en cuenta que a pesar de que la estcioacuten ANKR pertenece al mismo

paiacutes estaacute bastante lejos del epicentro del terremoto Estos desplazamientos tambieacuten

son insuficientes para demostrar la existencia de un desplazamiento de la placa de Eurasia causado por el terremoto en Turquiacutea


166


cioacuten de referencia DRAG (Metzoki dragot Israel ndash Subplaca Nubia)

Finalmente la Figura 425 presenta los resultados para la estacioacuten permanente

DRAG situada en Metzoki Dragot Israel Esta figura como las figuras anteriores

muestra movimientos de menos de 2 centiacutemetros que no permiten llegar a la con-

clusioacuten de que hubo un desplazamiento de la placa africana debido al terremoto


167

Figura 426 Graacutefica que muestra el desplazamiento en coordenadas Xutm e Yutm de la estacioacuten

de referencia TEHN (Teheraacuten Iraacuten ndash Placa Eurasiaacutetica)

Las Figuras 426 y 427 muestran la variacioacuten de las posiciones de las estaciones

de Teheraacuten (Iraacuten) y Zelenchukskaya (Rusia) localizadas en la placa de Eurasiaacutetica

Como se muestra en la Figura 426 los movimientos de las coordenadas X e Y de la

estacioacuten permanente TEHN en en el periodo estudiado fueron menos de 1 centiacuteme-

tro incluso teniendo en cuenta los diacuteas anteriores y posteriores al terremoto

Como se puede ver en la Figura 427 los desplazamientos de las coordenadas X e

Y de la estacioacuten permanente ZECK en durante el periodo de estudio fueron de me-

nos de 2 centiacutemetros Estos desplazamientos tambieacuten fueron insuficientes para de-

mostrar la existencia de un desplazamiento de la placa de Eurasiaacutetica a causa del

terremoto de Turquiacutea

El desplazamiento general de estaciones permanentes durante todo el periodo de estudio se muestra en la Tabla 44


168

Figura 427 Graacutefica que muetra el desplazamiento de las coordenadas Xutm e Yutm de la esta-

cioacuten de referencia ZECK (Zelenchukskaya Rusia ndash Placa Eurasiaacutetica)

Station Vx (mm) Vy (mm) Vx

(mmantildeo)

Vy

(mmantildeo)

ISER (Iraq) ndash Arabian plate 15 60 79 317

ANKR (Turkey) ndash Eurasian plate 18 11 95 58

DRAG (Israel) ndash Nubian subplate) 25 18 132 95

TEHN (Iran) ndash Eurasian plate 30 25 155 132

ZECK (Russia) ndash Eurasian plate 50 31 409 254

Tabla 44 Velocidades de las estaciones permanents a lo largo del periodo estudiado y extrapo-

lando los datos para el periodo de un antildeo


169

435 Conclusiones

Debido a la precisioacuten de las coordenadas obtenidas a partir del ajuste de red disentildea-

da se puede afirmar que este meacutetodo es capaz de detectar desplazamientos perma-

nentes de orden milimeacutetrico

Como se muestra en las figuras 423 424 425 426 y 427 no se observa nin-

guacuten desplazamiento permanente en las estaciones elegidas en las placas Africana

Araacutebiga o Eursiaacutetica ocasionado por el terremoto estudiado el diacutea del terremoto ni

en los diacuteas siguientes Sin embargo se pugraveede apreciar un movimiento bastante regu-

lar independiente del evento siacutesmico que se corresponde con el desplazamiento

general de las placas estudiadas

Varios investigadores han comentado en sus estudios tras antildeos de observacioacuten que

la placa de Anatolia tiene una tasa de deslizamiento de 24mmyear (Westaway

2003 y Turgut et al 2010) Otros autores como Vigny (Vigny et al 2006) reducen

la tasa de deslizamiento a Vx = 131 mm antildeo y Vy = 22 mm antildeo para la estacioacuten

ANKR sin embargo los valores obtenidos en este estudio son Vx = 9 5 mm antildeo

y Vy = 58 mm

Los valores obtenidos en este estudio para la estacioacuten DRAG situada en la placa

Nubia estaacuten maacutes cerca de los resultados obtenidos por C Vigny (Vigny et al

2006) Vx = 193 mm antildeo y Vy = 244 mm antildeo como se muestra en la Tabla

44 Lo mismo ocurre con la estacioacuten de TEHN situada en la placa de Eurasiaacutetica

que se mueve de acuerdo con CVigni Vx = 165 mm antildeo y Vy = 324 mm antildeo

Todos los movimientos descritos anteriormente han ocurrido temporalmente de

manera uniforme En el presente estudio se buscoacute una ruptura en las graacuteficas que

indicara un cambio repentino Sin embargo no se encontroacute ninguacuten cambio detecta-

ble el diacutea del terremoto ya sea en las estaciones maacutes cercanas tales como ISER o

ZECK que se encuentran en la placa de Eurasiaacutetica o en el resto de la red de esta-

ciones que se distribuyen a lo largo de la placa Africana y la placa Araacutebiga

Es probable que el terremoto no haya sido de la magnitud suficiente para producir

un movimiento permanente en placas vecinas Esa es la razoacuten por la cual creemos

que seriacutea interesante seguir estudiando el fenoacutemeno con terremotos de mayor mag-

nitud o terremotos localizados en otras aacutereas que puedan desempentildear un papel maacutes

activo en los movimientos relativos entre las placas tectoacutenicas


170

44 Estudio de los desplazamientos del terreno producidos por la erup-

cioacuten submarina de El Hierro de octubre de 2011 mediante teacutecnicas

GNSS


Se estima que maacutes de 500 millones de personas viven en zonas expuestas a riesgos

volcaacutenicos En los uacuteltimos 500 antildeos maacutes de 200 000 personas han perdido la vida

debido a las erupciones volcaacutenicas Un promedio de 845 personas murieron cada

antildeo entre 1900 y 1986 a consecuencia de fenoacutemenos volcaacutenicos

El nuacutemero de muertes es considerablemente mayor que en los siglos pasados Este

aumento no se debe a una actividad volcaacutenica maacutes alta sino a que maacutes personas

viven en laderas de volcanes activos y en valles cercanos a ellos (Tilling et al

1993)

En la madrugada del 10 de octubre 2011 cesaron repentinamente los terremotos

que se registraban en El Hierro desde mediados de julio Este fenoacutemeno fue detec-

tado con gran precisioacuten por el Instituto Geograacutefico Nacional (IGN) Los temblores

siacutesmicos fueron reemplazados por temblores volcaacutenicos caracteriacutesticos del paso del

magma en el interior de la chimenea volcaacutenica

Figura 428 Gases y erupcioacuten piroclaacutestica submarina A) Vista de la erupcioacuten submarina Modifi-

cado del Observatorio de la Tierra de 2012 NASA Advanced Tierra Imager (ALI) a bordo del


171

Earth Observing-1 satellite (EO-1) B) Muestra evidente del caraacutecter fisural de la erupcioacuten subma-

rina (fotografiacutea realizada por helicoacuteptero de la Guardia Civil el 4 de noviembre de 2011)

A media mantildeana comenzaron a difundirse noticias sobre una posible erupcioacuten sub-

marina a 8-10 km al sur de la isla y a unos 300 m de profundidad

La erupcioacuten submarina ha sido la culminacioacuten de un proceso de casi tres meses

cuando una bolsa de magma se situoacute en la base de la corteza oceaacutenica Desde en-

tonces el hipocentro emigroacute hacia el sur en busca de un aacuterea propicia para abrirse

paso a la superficie

Esta cordillera submarina o grieta donde se han localizado muchas de las recientes

erupciones de El Hierro es un aacuterea de la corteza de alta debilidad debido a la inyec-

cioacuten de magma asociada a erupciones anteriores y posiblemente la permanencia de

una memoria teacutermica que habriacutea permitido finalmente la relativamente raacutepida

salida del magma a la superficie en este caso en el lado de la grieta submarina (Ca-

rracedo et al 2012) como se muestra en la Figura 428 (Peacuterez-Torrado et al

2012)

Las erupciones volcaacutenicas se pueden explicar mediante los siguientes procesos Las

rocas al fundirse en el interior de la Tierra aumentan su volumen aunque su masa

sigue siendo la misma producieacutendose rocas menos densas que las circundantes

Este magma maacutes ligero se eleva hacia la superficie en virtud de su flotabilidad Si la

densidad del magma entre la zona de su generacioacuten y la superficie es menor que la

de las rocas circundantes y que recubre el magma llega a la superficie y entra en

erupcioacuten (Kilinc 2008)

En los uacuteltimos antildeos con la erupcioacuten del Monte St Helens y El Monte Pinatubo se

ha avanzado mucho en el estudio de los volcanes en particular en la prediccioacuten de

las erupciones volcaacutenicas Los volcanes son difiacuteciles de estudiar debido a que a

pesar de sus similitudes cada volcaacuten se comporta de manera diferente y tiene una

peligrosidad caracteriacutestica Por lo tanto es de gran importancia el estudio y monito-

rizacioacuten individualizados de los volcanes Muchos volcanes activos cerca de zonas

pobladas no se han estudiado lo suficiente como para evaluar su riesgo potencial

El estudio de los riesgos asociados a los volcanes es una tarea multidisciplinar

Cartografiacutea histoacuterica de los depoacutesitos volcaacutenicos vigilancia por sateacutelite de manifes-

taciones volcaacutenicas como nubes de cenizas y gases mediciones geodeacutesicas de de-

formaciones del terreno controles siacutesmicos geomagneacuteticos gravimeacutetricos activi-

dad geoeleacutectrica y teacutermica control de la temperatura flujo transporte de

sedimentos control del nivel del agua de riacuteos y lagos cercanos al volcaacuten etc

El estudio de un volcaacuten durante largos periacuteodos de tiempo puede ayudar a predecir

cuaacutendo es maacutes probable que se produzca una erupcioacuten La interaccioacuten entre los cientiacuteficos los funcionarios del gobierno local y el desarrollo de un plan de emer-

gencia puede salvar vidas y promover una ordenacioacuten del territorio maacutes segura


172

Figura 429 Situacioacuten de la isla de El Hierro y vista de la mancha verde producida por la erupcioacuten

submarina 14-10-2011 Modificado de PlanetaGea

Los terremotos de pequentildea magnitud y las deformaciones del terreno son precurso-

res de la actividad volcaacutenica (Kilburn C 2012) Este artiacuteculo es parte de un estudio

maacutes amplio dirigido a la investigacioacuten de la deformacioacuten del terreno como precur-

sor de erupciones volcaacutenicas

Las teacutecnicas GNSS han sido las maacutes precisas y convenientes en levantamientos

geodeacutesicos en los uacuteltimos 20 antildeos Debido a su alta precisioacuten en la determinacioacuten

de posiciones y su eficacia en la metodologiacutea de trabajo las teacutecnicas GNSS han

superado casi por completo a otros meacutetodos geodeacutesicos terrestres de alta precisioacuten

(Chang 2000)

Las tecnologiacuteas GNSS y las redes de estaciones permanentes constituyen un marco

de referencia terrestre esencial y una potente herramienta para el estudio de defor-

maciones de la corteza terrestre causadas por la actividad volcaacutenica y las fuerzas de

la gravedad Estas tecnologiacuteas son de gran intereacutes para el estudio de fenoacutemenos

geodinaacutemicos Aunque la tensioacuten es un indicador maacutes objetivo que el desplaza-

miento debido a que se no requiere un marco de referencia (Takahashi 2011) las

teacutecnicas GNSS hacen posible calcular con precisioacuten el desplazamiento de una esta-

cioacuten antes y durante las erupciones volcaacutenicas En este sentido los movimientos

horizontales y verticales pueden ser medidos en regiones activas volcaacuten y sus mo-

vimientos a continuacioacuten pueden relacionarse con otras aacutereas no afectadas Las


173

teacutecnicas GNSS han demostrado ser una herramienta muy eficaz para el estudio de la

deformacioacuten del suelo debido a su alta precisioacuten y exactitud (Kulkarni et al 2006)

La tecnologiacutea GNSS permite la creacioacuten de mapas de vectores de desplazamiento

del terreno dentro de los marcos de referencia geodeacutesicos Las bases de datos y

series temporales de observaciones permiten realizar mediciones con precisiones

milimeacutetricas

En Espantildea tanto de la Administracioacuten central como las autoridades autonoacutemicas

han creado una serie de redes de estaciones permanentes GNSS que permite estu-

diar efectos volcaacutenicos

Por lo tanto no hay duda de que las teacutecnicas GNSS son de intereacutes estrateacutegico cons-

tituyendo una poderosa herramienta para el anaacutelisis de deformacioacuten de la corteza

terrestre El objetivo de este estudio consiste en situar y cuantificar temporal y geo-

graacuteficamente los desplazamientos causados por la erupcioacuten del volcaacuten submarino de

El Hierro (ver Figura 429) mediante el uso de teacutecnicas geodeacutesicas GNSS El estu-

dio se llevoacute a cabo en el marco global definido por las estaciones del International

GNSS Service (IGS) y tiene como objetivo medir los movimientos de la zona afec-

tada por la erupcioacuten en relacioacuten con el aacuterea geograacutefica circundante que no se consi-

dera afectada por estos movimientos El periacuteodo de tiempo bajo estudio comprende

desde el 27 de junio hasta el 15 de diciembre de 2011


Hay varias teoriacuteas que tratan de explicar el origen de las Islas Canarias Es conocido

que las islas no se formaron simultaacuteneamente sino que lo hicieron de forma progre-

siva empezando por las islas orientales (Lanzarote y Fuerteventura) hace unos 20

millones de antildeos y continuando hacia el oeste (La Palma y El Hierro) hace 2 mi-

llones de antildeos como se muestra en la Figura 430

Las principales teoriacuteas propuestas para explicar la geacutenesis de las Islas Canarias (en

las que se basan otras) son las del punto caliente una fractura litosfeacuterica probable-

mente vinculada con el tectonismo del sistema del Atlas y un bloque elevado La

primera de ellas parece ser la que maacutes adeptos aglutina con la incorporacioacuten de

datos tomograacuteficos y de dataciones de isoacutetopos contenidos en las rocas volcaacutenicas

que refuerzan la hipoacutetesis de la circulacioacuten de material de la pluma astenosfeacuterica

canaria a lo largo de un corredor litosfeacuterico que se extiende hacia el continente afri-

cano (Grupo de investigacioacuten en ingenieriacutea siacutesmica 2012)

El Hierro con poco maacutes de un milloacuten de antildeos es la isla maacutes joven de las Islas Ca-

narias Situado junto a la vecina isla de La Palma en el extremo occidental del ar-

chipieacutelago se eleva del fondo del oceacuteano Atlaacutentico desde una profundidad de entre

3500 y 4000 metros


174

Figura 430 Edad de las rocas volcaacutenicas en las distintas islas (datadas por el meacutetodo K-Ar)

mostrando un aumento en las edades de oeste a este (Guillou et al 2004)

Las islas de La Palma y El Hierro son las primeras islas del archipieacutelago que se han

formado de forma simultaacutenea con una posible alternancia de actividad eruptiva por

lo menos en el periacuteodo maacutes reciente Esta separacioacuten en una doble liacutenea de las

islas y la mayor profundidad de su basamento oceaacutenico explica que hayan tardado

maacutes que sus islas vecinas para emerger Aunque ambas islas se formaron maacutes tarde

que el resto de las islas eacutestas no siguieron la misma evolucioacuten y mientras se produ-

ciacutea actividad volcaacutenica en una isla la otra permaneciacutea inactiva En el Holoceno la

fase maacutes activa parece corresponder a La Palma lo que explica las numerosas erup-

ciones volcaacutenicas que se produjeron en este periodo 6 de ellas histoacutericas (hace

menos de 500 antildeos) mientras que la erupcioacuten fechada por radiocarbono en El Hie-

rro ubicada en el rift NE cerca del pueblo de San Andreacutes presenta una edad de

2500 plusmn 70 antildeos probablemente seguido por el volcaacuten Tanganasoga situado al no-

roeste de la falla con menos de 4000 antildeos de antiguumledad

Imaacutegenes de sonar del edificio Insular de El Hierro (Figura 431) muestran que las

erupciones submarinas son maacutes abundantes que la actividad volcaacutenica subaeacuterea lo

que indica que alrededor del 90 de la isla estaacute bajo el agua El ejemplo maacutes claro

es el volcaacuten El Golfo en el lado norte de la isla con un gran escarpe de 1500 metros

y menos de 100000 antildeos de antiguumledad (Peacuterez-Torrado 2012)


175

Figura 431 Batimetriacutea de la zona de la erupcioacuten submarina realizada mediante ecosondas por

distintos buques oceanograacuteficos (imaacutegenes tomadas del IEO) A) Imagen 3D de la batimetriacutea

anterior a la erupcioacuten realizada por el buque oceanograacutefico Hespeacuterides (CSIC) en 1998 B) Iacutedem

por el buque oceanograacutefico Ramoacuten Margalef despueacutes de iniciada la erupcioacuten submarina el 24 de

octubre de 2011 C) Mapa en relieve de la zona de la erupcioacuten realizado por el buque oceanograacute-

fico Ramoacuten Margalef el 24 de octubre de 2011 Modificado de Peacuterez-Torrado F J et al 2012

La configuracioacuten de El Hierro se completa con tres dorsales o rifts que forman las

aristas de la piraacutemide donde se ha concentrado ndashy se concentraraacuten previsiblemente

en el futurondash la mayor parte de las erupciones subaeacutereas El rift sur se prolonga maacutes

de 40 km como estructura submarina lo que evidencia que es en eacutesta donde se han

agrupado buena parte de las erupciones submarinas recientes de la isla En la Figura

432 se muestra un esquema de la reciente erupcioacuten

La erupcioacuten submarina de El Hierro ha supuesto la uacuteltima manifestacioacuten volcaacutenica

en Canarias despueacutes de 40 antildeos de inactividad desde la erupcioacuten del Teneguiacutea en la

isla de La Palma en 1971 Supone asimismo la decimocuarta erupcioacuten histoacuterica

(uacuteltimos 520 antildeos) en Canarias y la primera en la isla de El Hierro con registro

fidedigno


176

Figura 432 Seccioacuten E-O de El Hierro mostrando la sismicidad precursora asociada a la erupcioacuten

de 2011-12 desde el 19 de julio de 2011hasta el comienzo de la erupcioacuten el 10 de octubre (con

datos del IGN) Obseacutervese la disposicioacuten de los hipocentros en la base de la corteza forzando su

abombamiento y su migracioacuten N-S hasta alcanzar el rift S en su flanco sumergido Los hipocen-

tros emigraron a zonas someras muy raacutepidamente los diacuteas anteriores a la erupcioacuten indicando una

fractura hidraacuteulica en camino a la superficie La erupcioacuten fue tiacutepicamente fisural al abrirse ca-

mino el magma entre la malla de diques del rift (modificado de Carracedo et al 2011)

443 Meacutetodos

El sistema global de navegacioacuten por sateacutelite (GNSS) proporciona una de las teacutecni-

cas maacutes comunes que se utilizan para controlar deformaciones del terreno en volca-

nes Ademaacutes de tasas de desplazamiento lentas (varios centiacutemetros por antildeo) las

teacutecnicas GNSS se pueden utilizar para estudiar erupciones y episodios volcaacutenicos

violentos que dan como resultado movimientos mucho mayores y maacutes raacutepidos (de-

cenas de centiacutemetros o maacutes en intervalos de horas o diacuteas) Las comparaciones con

mediciones proporcionadas por inclinoacutemetros muestran que el GNSS puede deter-

minar con mayor precisioacuten el tiempo de evolucioacuten de cualquier actividad volcaacutenica

(Larson et al 2010)

Aunque existen estaciones de referencia funcionando continuamente que se pueden

utilizar para monitorizar deformaciones del terreno (Oumlzyasar and Oumlzluumldemir 2011)

ya que el objetivo de este artiacuteculo es contextualizar los movimientos del terreno producidos por la erupcioacuten del volcaacuten de El Hierro en un marco geograacutefico maacutes


177

amplio se utilizaron datos del IGS para garantizar una mayor homogeneidad de los

resultados obtenidos

Datos de red geodeacutesica

La red geodeacutesica disentildeada como se puede ver en la Figura 433 estaacute formada por

once estaciones permanentes GNSS de dos tipos Las que conformaraacuten el marco de

referencia estable pertenecientes al IGS y las que se utilizaraacuten para la deteccioacuten de

los posibles movimientos dependientes del Gobierno de Canarias

Se tratoacute de disentildear la red con una configuracioacuten geomeacutetrica lo maacutes homogeacutenea

posible Las cuatro estaciones maacutes alejadas del Hierro son estaciones permanentes

del International GNSS Service (IGS) pertenecientes al Global International Te-

rrestrial Reference Frame (ITRF) (Promthong 2006) usadas para enmarcar el estu-

dio en este estable marco de referencia (Satirapod 2007) Estas cuatro estaciones

fueron MORP (Morpeth Reino Unido) NOT1 (Noto Italia) BJCO (Cotonou

Benin) and FLRS (Santa Cruz das Flores Portugal)

Las estaciones locales usadas en las Islas Canarias fueron FRON (Hierro) SNMG

(Tenerife) GRAF (Tenerife) ARGU (Gran Canaria) MORJ (Fuerteventura) y

HRIA (Lanzarote)

Figura 433 Red geodeacutesica disentildeada para detectar los movimientos asociados a la erupcioacuten Las

estaciones situadas en Gran Bretantildea Italia Portugal (islas Azores) y Benin se consideran fijas en

el proceso de caacutelculo Las estaciones situadas en las Islas Canarias por el contrario se dejan

libres


178

Las estaciones del Gobierno regional de las Islas Canarias facilitan los datos de

observacioacuten GNSS de cada estacioacuten Los datos se obtuvieron en formato RINEX

cada 30 segundos registraacutendose las coordenadas aproximadas de las estaciones

Fecha Diacutea del antildeo Semana GPS Diacutea de la semana

01062011 152 1638 3

16062011 167 1640 4

01072011 182 1642 5

16072011 197 1644 6

01082011 213 1647 1

16082011 228 1649 2

01092011 244 1651 4

16092011 259 1653 5

01102011 274 1655 6

16102011 289 1658 0

01112011 305 1660 2

16112011 320 1662 3

01122011 335 1664 4

16122011 350 1666 5

31122011 365 1668 6

Tabla 45 Calendario de las observaciones


179


Centro para la determinacioacuten de la oacuterbita de Europa (CODE) correcciones ionosfeacute-

ricas determinacioacuten de la oacuterbita precisa de los sateacutelites paraacutemetros de orientacioacuten

de la Tierra y velocidades de las estaciones

Las correcciones por cargas de mareas oceaacutenicas para cada estacioacuten se obtuvieron

del Onsala Space Observatory

Marco temporal

Tras la seleccioacuten de las estaciones se definioacute el marco de referencia temporal

Se eligioacute un periodo de tiempo de 15 diacuteas para seguir la evolucioacuten del proceso vol-

caacutenico El intervalo de tiempo estudiado como se detalla en la Tabla 45 com-

prende desde el 1 de Junio al 31 de Diciembre del 2011


Los caacutelculos se realizaron con la ayuda del software Bernese programa cientiacutefico

desarrollado por la Universidad de Berna que realiza con un alto grado de control el

caacutelculo y compensacioacuten de redes geodeacutesicas GNSS (Dach et al 2007)

Los datos GPS se procesaron sesioacuten a sesioacuten para obtener soluciones diarias En un

primer momento se estimaron las ambiguumledades y se fijaron en valores enteros

utilizando la estrategia Quasi Ionosphere Free (QIF) Los caacutelculos se realizaron

utilizando la metodologiacutea de red libre para detectar errores groseros Las coordena-

das de las estaciones maacutes alejadas se ajustaron al marco de referencia El modelo

Saastamoinen se utilizoacute para corregir los errores producidos por el retardo troposfeacute-

rico con una ponderacioacuten dependiente de la elevacioacuten con la expresioacuten cos2 (z)

donde z es la distancia cenital La parte huacutemeda de la correccioacuten troposfeacuterica se

aplica en intervalos de una hora para estimar el retardo troposfeacuterico del zeacutenit de las

sentildeales GPS Los errores provocados por el retardo ionosfeacuterico se corrigieron usan-

do una combinacioacuten de GPS de doble frecuencia de datos L1 y L2 Y los errores del

reloj del sateacutelite se corrigieron utilizando efemeacuterides precisas proporcionadas por el

International GNSS Service (IGS) Modelos ionosfeacutericos velocidades de las placas

tectoacutenicas y correcciones Code-Bias se obtuvieron del CODE (Center for Orbit

Determination in Europe) y las correcciones de carga oceaacutenica de Onsala Space

Organisation

Las coordenadas se obtuvieron en el marco geodeacutesico de referencia WGS84 y en el

sistema de coordenadas UTM para cada diacutea calculado

Resultados

Los datos muestran cambios significativos en la posicioacuten de la estacioacuten permanente situada cerca del epicentro Fron en el municipio de La Frontera en la isla de El

Hierro a una distancia de 162 km del epicentro como se muestra en la Figura 434


180

Figura 434 Ortoimagen de la isla de Hierro donde se aprecia la ubicacioacuten de la estacioacuten perma-

nente FRON y el punto de la erupcioacuten submarina La distancia que los separa es de 1623 km

Modificado de GRAFCAN Gobierno de Canarias 2012

Figura 435 Graacuteficas que muestran el desplazamiento en las coordenadas X e Y de la estacioacuten de

referencia FRON


181

Figura 436 Graacutefica que muestra el desplazamiento de la altura elipsoidal h de la estacioacuten de

referencia FRON

Figura 437 Desplazamiento horizontal de la estacioacuten FRON

h

308240

308250

308260

308270

308280

308290

308300

308310

17-Apr 6-Jun 26-Jul 14-Sep 3-Nov 23-Dec 11-Feb


182

Figura 438 Evolucioacuten temporal de la altura elipsoidal en la estacioacuten FRON en valor absoluto

durante el periodo estudiado

Figura 439 Evolucioacuten del desplazamiento en 3D en valor absoluto de la estacioacuten FRON a lo

largo del periodo de estudio

Figure 440 Evolucioacuten de la velocidad de la estacioacuten FRON durante el periodo estudiado


183

En el resto de las estaciones no se detectoacute desplazamiento lo que indica que sus

coordenadas no fueron afectadas por la erupcioacuten del volcaacuten De hecho despueacutes de

comparar los resultados diarios no se encontraron cambios significativos pudieacuten-

dose usar como un marco praacutecticamente estable (Kuo et al 2002)

Los desplazamientos basados en datos tomados a lo largo de un diacutea estaacuten afectados

por todos los eventos que ocurren en ese diacutea sin embargo tiene la ventaja de la alta

precisioacuten alcanzada (Kuo et al 2002)

444 Discusioacuten y conclusiones

Del estudio de las coordenadas de la estacioacuten FRON durante el periacuteodo estudiado

se pueden extraer las siguientes conclusiones

- La erupcioacuten volcaacutenica de El Hierro provocoacute desplazamientos del terreno

que pudieron ser detectados por teacutecnicas GNSS

- El desplazamiento horizontal de la estacioacuten permanente durante el periacuteodo

de estudio como se muestra en las Figuras 435 y 437 muestra un movi-

miento del terreno discontinuo con avances y retrocesos en direccioacuten no-

reste siguiendo un azimut medio de 47 deg 50 El avance total con el final

de este periacuteodo fue de 5 cm Sin embargo el desplazamiento de la estacioacuten

alcanzoacute 7 cm el 1 de octubre Estos resultados son coherentes en magnitud

y direccioacuten con los obtenidos por Berrocoso (Berrocoso et al 2012)

- La evolucioacuten del desplazamiento vertical de la estacioacuten permanente mos-

trado en las Figuras 436 y 438 nos indica que el terreno muestra una

tendencia a la elevacioacuten como consecuencia de la erupcioacuten volcaacutenica sin

embargo este abombamiento no es ni uniforme ni continuo ya que a lo lar-

go del estudio se producen elevaciones y descensos La diferencia de ele-

vacioacuten entre el inicio del estudio y el final es de 2 cm aunque la amplitud

maacutexima detectada es de 6 cm Los resultados de este estudio corroboran el

estudio llevado a cabo por IGN (Instituto Geograacutefico Nacional) a traveacutes de

soluciones raacutepidas de oacuterbita y el uso de datos de estaciones de referencia

GNSS de servicios internacionales

- El proceso para entender el abombamiento detectado puede ser el siguiente

La bolsa de magma situada en el Manto y maacutes ligera que el material cir-

cundante asciende y choca con la base de la corteza oceaacutenica donde se

acumula y expande en forma de cabeza de champintildeoacuten en un fenoacutemeno que

se conoce como ldquounderplatingrdquo Este fenoacutemeno puede ser debido al con-

traste de densidad existente entre el Manto y la corteza de forma que el

magma surgido en el Manto queda atrapado en la base de la corteza oceaacute-

nica (discontinuidad de Mohorovičić) ya que eacutesta presenta una densidad

similar o ligeramente inferior a la suya (Carracedo et al 2012) La subsi-

guiente presioacuten ascendente del magma abomba la corteza generando los

sismos y provocando la hinchazoacuten en la superficie de la isla ver Figura


184

432 medida en el presente estudio Sin embargo estudiando los datos ob-

tenidos se deduce que este abombamiento no es uniforme ya que hay pe-

riodos de tiempo en los que se detectan subsidencias para posteriormente

volver a incrementar la cota todo ello a diferentes velocidades como se

puede apreciar en las figuras 436 y 438

- La deformacioacuten del terreno debido a la intrusioacuten de magma volcaacutenico es

una sentildeal importante de la inminencia de actividad eruptiva del volcaacuten Las

teacutecnicas GNSS son adecuadas para este propoacutesito ya que permiten medir

cambios en el tiempo de coordenadas tridimensionales en los puntos de

monitorizacioacuten (Janssen 1997) Del diacutea 16 de julio hasta el momento de la

erupcioacuten que se produce el 10 de octubre se observa un aumento ininte-

rrumpido de 45 cm en la altura de la estacioacuten de referencia FRON Desde

ese momento y probablemente debido a la liberacioacuten de la presioacuten acumu-

lada no se producen aumentos en la altura de la estacioacuten Este hecho co-

rrobora que la deteccioacuten temprana de los abombamientos de zonas volcaacuteni-

cas puede ser considerada como un soacutelido precursor de una inminente

erupcioacuten volcaacutenica y las teacutecnicas de GNSS son una herramienta uacutetil para

este propoacutesito

En la actualidad este proceso estaacute siendo estudiado en profundidad y esto llevoacute al

IGN a implantar en julio de 2001 cuatro nuevas estaciones permanentes para moni-

torizar el fenoacutemeno HI01 (en el aacuterea de La Cumbre) y HI02 HI03 and HI04 (en el

aacuterea de El Golfo) Y cinco maacutes en septiembre de 2011 HI00 (Valverde) HI05

(Orchilla) HI08 (El Pinar) HI09 (La Restinga) y HI10 (Tacoron) (Berrocoso et al 2012)


185

45 Estudio de la subsidencia en Lorca Murcia (Espantildea) mediante teacutec-

nicas GNSS


La subsidencia del terreno es un fenoacutemeno geoloacutegico que implica el asentamiento

de la superficie terrestre Las causas pueden ser naturales o relacionadas con activi-

dades humanas Este fenoacutemeno no suele ocasionar viacutectimas mortales sin embargo

los dantildeos materiales producidos pueden llegar a ser enormes sobre todo en zonas

urbanas afectando especialmente a todo tipo de construcciones apoyadas sobre el

terreno que se deforma (Tomaacutes et al 2009)

Con el fin de evitar posibles dantildeos el conocimiento de las aacutereas afectadas por sub-

sidencia es de gran importancia pero tambieacuten lo es la determinacioacuten de las causas

de esa subsidencia

Estudios recientes como los realizados por Gonzaacutelez et al en 2012 con el uso de

teacutecnicas de Radar de apertura sinteacutetica interferomeacutetrico (Interpherometric Synthetic

Aperture Radar InSAR) demuestran que un aacuterea especiacutefica en Lorca tiene una tasa

de hundimiento de unos 10 cm por antildeo (Gonzaacutelez y Fernaacutendez 2011)

El aacuterea de estudio se situacutea en el sudeste de la peniacutensula Ibeacuterica en el entorno de la

ciudad de Lorca Murcia (ver Figura 441) Es una vega muy feacutertil y durante las

uacuteltimas deacutecadas ha desarrollado un potente sector agrario haciendo que la demanda

de agua para sostener las explotaciones agriacutecolas haya crecido enormemente desde

mediados de los antildeos 60

Figura 441 Situacioacuten de la zona estudiada Mapa base de Google maps

Estudios como el mencionado anteriormente de Gonzaacutelez et al atribuyen este fe-

noacutemeno a la sobreexplotacioacuten del acuiacutefero del Guadalentiacuten Sin embargo ninguno

de estos estudios analiza en profundidad la hidrogeologiacutea de la zona con sus varia-

ciones piezomeacutetricas ni la estacionalidad en la velocidad de la tasa de subsidencia


186

observada elementos que a priori podriacutean apoyar o descartar que la sobreexplota-

cioacuten hiacutedrica sea la causa de la subsidencia observada Aunque el objetivo de este

trabajo es el estudio de los movimientos verticales del terreno en los alrededores de

la localidad de Lorca mediante teacutecnicas GNSS desde septiembre del 2009 hasta

septiembre del 2012 se estudia tambieacuten su posible relacioacuten con la extraccioacuten de

agua para riego del acuiacutefero del Guadalentiacuten

452 Antecedentes

La subsidencia del terreno es el asentamiento de la superficie terrestre se trata de

un peligro natural que afecta a amplias zonas y que causa importantes dantildeos eco-

noacutemicos y alarma social La subsidencia puede deberse a varias causas tales como

la disolucioacuten de materiales en profundidad la excavacioacuten de tuacuteneles o galeriacuteas de

minas la erosioacuten profunda la fluencia lateral del terreno la compactacioacuten de los

materiales del suelo o la actividad tectoacutenica Todas las causas mencionadas ante-

riormente se evidencian en el terreno como deformaciones verticales que pueden

variar desde unos pocos miliacutemetros a varios metros durante periacuteodos que van desde

minutos hasta antildeos (Tomaacutes et al 2009) Seguacuten Tomaacutes et al 2009 desde un punto

de vista geneacutetico se pueden describir dos tipos de subsidencia endoacutegena y exoacutege-

na La primera se refiere a los movimientos de la superficie de la tierra asociados a

los procesos geoloacutegicos internos como pliegues fallas volcanes etc La segunda

se refiere a los procesos de deformacioacuten de superficie relacionados con la compac-

tacioacuten natural o antropogeacutenica del suelo La subsidencia tambieacuten se puede clasificar

seguacuten los mecanismos de activacioacuten

En un marco geodinaacutemico global la regioacuten de Murcia se encuentra dentro de la

orogenia Beacutetica (Cordilleras Beacuteticas) que incluye el aacuterea espantildeola continental de

contacto entre las placas tectoacutenicas africana e ibeacuterica Esta zona no tiene ninguacuten

gran accidente capaz de absorber la presioacuten de las dos placas En cambio la defor-

macioacuten producida por la convergencia de las placas se distribuye en una banda cuya

direccioacuten principal es EW y que tiene unos 400 kiloacutemetros de ancho Las medidas

de los movimientos relativos entre las placas indican una velocidad de movimiento

relativo en el centro de la Peniacutensula Ibeacuterica entre la placa Ibeacuterica y la placa africana

de 02 mm antildeo NO-SE (SISMIMUR 2011) Esto sugiere que el 95 de la tasa de

4 mm antildeo de movimiento entre la placa ibeacuterica y la placa africana es absorbida por

la deformacioacuten de las Cordilleras Beacuteticas Mar de Alboraacuten Rif and Tell (SISMI-

MUR 2011)

La cuenca del Lorca se encuentra al suroeste de la Regioacuten de Murcia en la zona de

contacto entre las zonas externas e internas de las Cordilleras Beacuteticas Se compone

de doce formaciones neoacutegenas marinas y continentales agrupadas en cinco unida-

des tectoacutenicas sedimentarias (STU) Las condiciones climaacuteticas semiaacuteridas se carac-terizan por pequentildeas cantidades de precipitacioacuten (180-400mmantildeo) y una tempera-

tura media de entre 12 y 18 ordm C (Confederacioacuten Hidrograacutefica del Segura 1998) El


187

riacuteo Guadalentiacuten drena la parte occidental de la gran depresioacuten que se caracteriza por

un fondo de valle casi plano con una serie de abanicos aluviales bien desarrollados

Los bordes de cuenca se controlan principalmente por las grandes fallas de desgarre

y tienen asociada actividad hidrotermal (Gonzaacutelez et al 2011)

El acuiacutefero del Valle de Guadalentiacuten se extiende sobre un aacuterea de 740km2 entre la

Cordillera de Enmedio y su confluencia con el riacuteo Segura Hidro-geoloacutegicamente el

basamento del acuiacutefero se compone de varios complejos metamoacuterficos paleozoicos

relativamente impermeables cubiertos por conglomerados permeables del Mioceno

yo series de calcarenitas La parte superior de la sucesioacuten comprende conglomera-

dos de compresioacuten arenas limos y arcillas Plioceno-Cuaternarios de baja permea-

bilidad (Ceroacuten et al 1996)

En la actualidad la Confederacioacuten Hidrograacutefica del Segura considera que el acuiacutefe-

ro Guadalentiacuten consiste en dos acuiacuteferos principales el acuiacutefero del Alto Guadalen-

tiacuten y el acuiacutefero del Bajo Guadalentiacuten La Confederacioacuten considera actualmente la

liacutenea liacutemite noreste maacutes al norte que la definida en 1975 por el Instituto Geoloacutegico y

Minero de Espantildea (Instituto Geoloacutegico y Minero de Espantildea 1975) Ambas liacuteneas se

muestran en la Figura 442 La Confederacioacuten Hidrograacutefica del Segura ha elaborado

una serie de informes titulados Caracterizacioacuten adicional de las masas de agua

subterraacutenea en riesgo de no cumplir los objetivos medioambientales en 2015 (Con-

federacioacuten Hidrograacutefica del Segura de 2013 (1)) En el informe sobre el acuiacutefero

Alto Guadalentiacuten afirman que la frontera norte con el acuiacutefero multicapa del Bajo

Guadalentiacuten es cerrada lo que obviamente significa que no puede haber una

transferencia de agua entre los acuiacuteferos del Alto Guadalentiacuten y del Bajo Guadalen-

tiacuten

En el documento Anexo B Fichas de los temas importantes la mencionada Con-

federacioacuten Hidrograacutefica del Segura afirma que los dos acuiacuteferos estaacuten sobreexplo-

tados (Confederacioacuten Hidrograacutefica del Segura de 2013 (2)) teniendo en cuenta el

liacutemite que se trasladoacute en 1975 como se muestra en la Figura 442

Los estudios realizados por Gonzaacutelez y Fernaacutendez 2012 muestran una subsidencia

de aproximadamente 15 m en 15 antildeos con tasas de hundimiento que alcanzan

valores maacuteximos que van de 6 a 15 centiacutemetros por antildeo como se puede observar en

las Figuras 442 y 452 Esto hace que sea una de las zonas con la tasa de hundi-

miento maacutes raacutepido del mundo por no mencionar que es el aacuterea maacutes grande de Eu-

ropa con una tasa tan alta (aproximadamente 690 kiloacutemetros cuadrados)

En base a estas consideraciones generales se hace necesario un estudio hidrogeoloacute-

gico de la zona para determinar la causa de la subsidencia observada


188

453 Datos y metodologiacutea

4531 Datos de acuiacuteferos

Seguacuten el informe denominado Investigacioacuten Hidrogeoloacutegica de la Cuenca Baja del

Segura (Instituto Geoloacutegico y Minero de 1975) el acuiacutefero del Valle de Guadalen-

tiacuten en realidad consta de cuatro acuiacuteferos independientes incluyendo un acuiacutefero

kaacuterstico calizo-dolomiacutetico con presencia frecuente de gases (con una elevacioacuten de

aproximadamente 250 m) situado fuera de la zona en la que se ha detectado la sub-

sidencia y que no se muestra en la Figura 443 La Figura 443 muestra los tres

acuiacuteferos independientes ubicados en el aacuterea de estudio

Figura 442 Situacioacuten de las liacuteneas liacutemite entre el acuiacutefero del Alto Guadalentiacuten y el acuiacutefero del

Bajo Guadalentiacuten liacutenea liacutemite actual y liacutenea liacutemite definida en 1975 por el Instituto Geoloacutegico y

Minero de Espantildea (Instituto Geoloacutegico y Minero de Espantildea 1975) Situacioacuten de los piezoacutemetros

estudiados El curvado representa la tasa de hundimiento anual en centiacutemetros detectada por

Gonzaacutelez y Fernaacutendez 2012 usando teacutecnicas de interferometriacutea de radar de sateacutelite multitempora-

les Bases imagen espacial CNES Spot Image Digital Globe Geo Eye Instituto Andaluz de

Cartografiacutea 2013


189

Figura 443 Perfil hidrogeoloacutegico longitudinal del Valle del Guadalentiacuten entre Lorca y Puerto

Lumbreras seguacuten los estudios geofiacutesicos realizados en los antildeos 70 por el IGME (Instituto Geoloacute-

gico y Minero de Espantildea) Estos estudios han sido confirmados por recientes sondeos profundos

45311 Acuiacutefero del Bajo Guadalentiacuten

En el acuiacutefero del Bajo Guadalentiacuten se pueden encontrar varias secciones permea-

bles con niveles de agua subterraacutenea independientes

El acuiacutefero del Bajo Guadalentiacuten conocido como acuiacutefero multicapa del Valle del

Guadalentiacuten se extiende desde Lorca a Murcia la liacutenea divisoria entre el Bajo Gua-

dalentiacuten y el Alto Guadalentiacuten se considera casi coincidente con la carretera Lorca-

Vado (Instituto Geoloacutegico y Minero de Espantildea 1975) Las Figuras 444 445 446

y 447 ilustran la evolucioacuten de los niveles de agua subterraacutenea del acuiacutefero en los

uacuteltimos antildeos

Figura 444 Graacutefica de la evolucioacuten piezomeacutetrica del pozo Sat La Casilla Corto localizado 35

km al sureste de Lorca Elaborada a partir de datos del Ministerio de Agricultura Alimentacioacuten y

Medio Ambiente Gobierno de Espantildea


190

Figura 445 Graacutefica que muestra la evolucioacuten piezomeacutetrica del pozo Plantones de Mata ubicado

41 kiloacutemetros al sureste de Lorca Elaborada a partir de datos del Ministerio de Agricultura

Alimentacioacuten y Medio Ambiente Gobierno de Espantildea

Figura 446 Graacutefica que muestra la evolucioacuten piezomeacutetrica del pozo Purias El Gallego ubicado a

7 kiloacutemetros al sureste de Lorca Elaborada a partir de datos del Ministerio de Agricultura Ali-

mentacioacuten y Medio Ambiente Gobierno de Espantildea


191

Figura 447 Graacutefica que muestra la evolucioacuten piezomeacutetrica del pozo El Gallego ubicado a 7

kiloacutemetros al sureste de Lorca Elaborada a partir de datos del Ministerio de Agricultura Alimen-

tacioacuten y Medio Ambiente Gobierno de Espantildea

45312 Acuiacutefero del Alto Guadalentiacuten

El acuiacutefero del Alto Guadalentiacuten en el aacuterea de estudio es como sigue Una barrera

natural de arcillas margosas que separa la cuenca sedimentaria de Puerto Lumbre-

ras Hasta llegar a una profundidad de 200-250m la parte superior de la cuenca se

compone principalmente de grava y arena gruesa posiblemente transportada desde

las ramblas del norte en Torrecilla Beacutejar y Nogalte Histoacutericamente la produccioacuten

de agua en la base ha sido alta Los primeros pozos fueron perforados a finales de

los antildeos 50 dando caudales superiores a 100 litros por segundo a poca profundidad

Sin embargo debido a la impermeabilidad de los bordes laterales la recarga y la

conexioacuten con el resto del valle era imposible La sobreexplotacioacuten se hizo inevitable

y el nuacutemero de pozos en el aacuterea crecioacute en las deacutecadas siguientes lo que llevoacute a que

la extraccioacuten de agua superoacute la recarga del acuiacutefero

A partir de los niveles de agua subterraacutenea estudiados se puede decir que el del

Alto Guadalentiacuten es el uacutenico acuiacutefero sobreexplotado Consiste en una pequentildea

cuenca detriacutetica que ocupa soacutelo el 15 del valle situado al lado de Puerto Lumbre-

ras Los graacuteficos de evolucioacuten piezomeacutetrica como se muestra en las Figuras 448 y

449 indican que el acuiacutefero estaacute sobreexplotado


192

Figura 448 Graacutefica que muestra la evolucioacuten piezomeacutetrica del pozo Los Valencianos ubicado a

3 km al suroeste de Lorca Elaborada a partir de datos del Ministerio de Agricultura Alimenta-

cioacuten y Medio Ambiente Gobierno de Espantildea

Figura 449 Graacutefica que muestra la evolucioacuten piezomeacutetrica del pozo Los Jarros ubicado a 3 km

al suroeste de Lorca Elaborada a partir de datos del Ministerio de Agricultura Alimentacioacuten y


45313 Acuiacutefero profundo del Valle del Guadalentiacuten

El acuiacutefero Profundo del Valle del Guadalentiacuten se encuentra por debajo de los anteriores a una altitud de alrededor de 50-60m Varios sondeos realizados por la

Confederacioacuten Hidrograacutefica del Segura evidencian la existencia de este acuiacutefero


193

profundo como los estudios realizados por Joseacute Mariacutea Montes y Francisco Turrioacuten

Pelaacuteez (Turrioacuten Pelaacuteez 2012) Como se muestra en la Figura 450 no se trata de un

acuiacutefero sobreexplotado y sus niveles incluso muestran una tendencia creciente

Figura 450 Graacutefica que muestra la evolucioacuten piezomeacutetrica del pozo Torrecilla situado a 25km

al sureste de Lorca Elaborada a partir de datos del Ministerio de Agricultura Alimentacioacuten y


4532 GNSS

Al igual que en el caso de muchas otras aacutereas la ciencia del control de deformacio-

nes ha entrado en una nueva era debido al desarrollo de las tecnologiacuteas espaciales

para medir el movimiento de la superficie de la corteza terrestre

Las redes geodeacutesicas se utilizan para diferentes tipos de trabajos topograacuteficos y

geodeacutesicos Un ejemplo de ello son los estudios geodinaacutemicos que utilizan los

cambios en la posicioacuten de las estaciones permanentes GNSS en un periacuteodo determi-

nado de tiempo para entender las caracteriacutesticas de los movimientos producidos

(Oumlzyasar et al 2011) En lo referente a este estudio las teacutecnicas de GNSS se han

utilizado para cuantificar el desplazamiento vertical en su caso de la zona afectada

por el proceso de subsidencia La fiabilidad de la deteccioacuten de movimiento de las

estaciones permanentes depende fundamentalmente de la realizacioacuten de una red de

monitoreo estable en torno a las estaciones (Dogani et al 2013) Por lo tanto para

este estudio se constrintildeeron las coordenadas de las estaciones permanentes del

Instituto Geograacutefico Nacional de Espantildea (IGN) ya que no se consideran afectadas

por el fenoacutemeno en estudio Ademaacutes de las mencionadas estaciones se procesaron

datos de estaciones permanentes GNSS de otros organismos regionales para obtener

el resto de la maacutes informacioacuten

4533 Datos de entrada

A efectos de caacutelculo se procesaron los datos de cuatro agencias que ofrecen datos

de estaciones permanentes GNSS el criterio para la seleccioacuten de las estaciones fue

la disponibilidad de datos Para que una estacioacuten permanente sea incluida en la red


194

de organismo oficial se deben cumplir algunos requisitos como son horizonte

despejado en los alrededores de la antena no debe haber ninguacuten objeto que pueda

interferir con las sentildeales GPS o producir multicamino Ademaacutes el sitio debe ser

geoloacutegicamente estable la antena se debe montar en una estructura riacutegida y durade-

ra y el sitio debe estar libre de interferencias electromagneacuteticas La tabla 46 mues-

tra la lista de las estaciones utilizadas y algunas de sus caracteriacutesticas

ESTACIOacuteN ORGANISMO SITUACIOacuteN INSTALACIOacuteN Y ESTRUCTURA

ALAC IGN Alicante Hexaedro de hormigoacuten armado sobre edifi-

cio torre de metal de 3 m de altura

ALME IGN Almeriacutea Hexaedro de hormigoacuten armado sobre edifi-


COBA IGN Coacuterdoba Bloque de hormigoacuten armado sobre edificio

MALA IGN Maacutelaga Hexaedro de hormigoacuten armado sobre edifi-


SONS IGN Sonseca Hexaedro de hormigoacuten armado sobre edifi-


TERU IGN Teruel Pilar de hormigoacuten armado de 3 m de altura

YEBE IGN Yebes Pilar de hormigoacuten armado de 12 m de

altura sobre edificio

VALE IGN Valencia Hexaedro de hormigoacuten armado sobre edifi-


ALCA REGAM Los Alcaacutezares Cubo de hormigoacuten armado sobre edificio

torre de metal de 2 m de altura

CARA REGAM Caravaca Cubo de hormigoacuten armado sobre edificio


LORC REGAM Lorca Cubo de hormigoacuten armado sobre edificio


MAZA REGAM Mazarroacuten Cubo de hormigoacuten armado sobre edificio


MORA REGAM Moratalla Reinforced concrete cube on building

metal tower 2 m height


195

MULA REGAM Mula Cubo de hormigoacuten armado sobre edificio


CRVC MERISTE-

MUM Caravaca

Cubo de hormigoacuten armado sobre edificio


LORC MERISTE-

MUM Lorca Cubo de hormigoacuten armado sobre edificio

MURC MERISTE-

MUM Murcia



CAAL RAP Calar Alto

Soporte metaacutelico ciliacutendrico de 180 m de

altura y 009 m de diaacutemetro en pilar geodeacute-

sico construido sobre roca

HUOV RAP Huercal-

Overa


altura y 009 m de diaacutemetro y fijado a un

pilar del edificio en la terraza

PALC RAP Pozo Alcoacuten


altura y 009 m de diaacutemetro y fijado por

abrazaderas y soportes a una columna y

una viga de la terraza del edificio

VIAR RAP Villanueva

Arzobispo




Tabla 46 Lista de las estaciones utilizadas

La distribucioacuten de las estaciones utilizadas se puede ver en la Figura 451 De las

estaciones anteriores las que pertenecen a IGN fueron tomadas como referencia

excluyendo ALME y ALAC

Las agencias mencionadas proporcionaron datos de observacioacuten GPS cada 30 se-

gundos para este estudio se utilizaron los archivos RINEX y las coordenadas apro-

ximadas de las estaciones que proporcionan estos organismos

Como se ha mencionado anteriormente hay dos estaciones permanentes cerca de

Lorca la estacioacuten incluida en la red REGAM estaacute situada en el suroeste de la ciu-

dad de Lorca y la estacioacuten incluida en la red MERISTEMUM estaacute situada a 24 km

de la anterior en las afueras de la ciudad La ubicacioacuten de las estaciones se muestra

en la Figura 452


196

Figura 451 Estaciones permanentes GNSS utilizadas en el proceso de caacutelculo Base imagen

espacial TerraMetrics de 2013

Figura 452 Situacioacuten de las estaciones permanentes GNSS cerca de Lorca y liacutenea liacutemite entre el

acuiacutefero del Alto Guadalentiacuten y el acuiacutefero del Bajo Guadalentiacuten El curvado representa la tasa de

hundimiento anual en cm detectada por Gonzaacutelez y Fernaacutendez 2012 usando teacutecnicas de interfe-

rometriacutea de radar de sateacutelite multitemporales


197

4534 Ventana temporal

La ventana temporal de los datos de la estacioacuten de Lorca REGAM utilizados se

extiende del 22 de octubre del 2009 cuando la estacioacuten comenzoacute a ser operativa

hasta febrero 10 de 2011 cuando la estacioacuten dejoacute de funcionar Los datos tomados

de la estacioacuten Lorca MERISTEMUM son desde el 21 de abril de 2011 cuando la

estacioacuten comenzoacute a ser operativo al 27 de octubre de 2012 Aunque Blewitt y La-

valleacutee recomiendan que se adopte un periodo de 25 antildeos como conjunto de datos

miacutenimos estaacutendar para que pueda haber una correcta interpretacioacuten tectoacutenica (Ble-

witt y Lavalleacutee 2002) se han utilizado todos los datos disponibles y los resultados

obtenidos para el periacuteodo elegido se considera que son correctos ya que son consis-

tentes con los resultados anteriores de Gonzaacutelez y Fernaacutendez en 2012 obtenidos

mediante el uso de teacutecnicas de interferometriacutea de radar de sateacutelite multitemporales

Se procesoacute un diacutea completo una vez por semana el nuacutemero de posiciones calcula-

das fue de 141


El proceso de caacutelculo se llevoacute a cabo con el software Bernese 50 desarrollado por

la Universidad de Berna que nos permite compensar las redes GNSS con gran pre-

cisioacuten y control

Ademaacutes de los archivos de observacioacuten de estaciones permanentes se obtuvieron

del Centro para la determinacioacuten de Oacuterbitas de Europa (CODE) otros datos necesa-

rios para el caacutelculo y compensacioacuten de la red incluyendo los siguientes correccio-

nes ionosfeacutericas paraacutemetros de orientacioacuten de la Tierra y velocidades de las esta-

ciones Las oacuterbitas precisas de los sateacutelites de se obtuvieron del Servicio GNSS

Internacional (IGS) Datos de cargas oceaacutenicas se obtuvieron del Observatorio Es-

pacial de Onsala

Se realizoacute una compensacioacuten inicial como red libre para detectar errores groseros y

seguidamente se constrintildeeron las coordenadas de las estaciones que forman el mar-

co de referencia

A efectos de compensacioacuten se escogioacute la combinacioacuten libre de ionosfera y el mo-

delo troposfeacuterico de Hopfield Se consideraron las oacuterbitas precisas los paraacutemetros

ionosfeacutericos los paraacutemetros de desplazamiento del polo las correcciones de sesgos

instrumentales Code-Bias y las correcciones por mareas

Las coordenadas de las estaciones calculadas para cada diacutea una vez por semana se

obtuvieron en el marco de referencia geodeacutesico ETRS89 y en el sistema de coorde-

nadas UTM


198

4536 Resultados

Al comparar varios grupos de coordenadas de la misma estacioacuten calculados en

diferentes momentos los cambios en estas coordenadas tridimensionales se pueden

usar para cuantificar el movimiento de la superficie y la velocidad (Chang 2000)

Figura 453 Variacioacuten en altitud en la estacioacuten LORC (REGAM) durante el periacuteodo estudiado

Figura 454 Variacioacuten en altitud en la estacioacuten LORC (MERISTEMUM) durante el periacuteodo

estudiado


199

Las Figuras 453 y 454 muestran las variaciones en altitud en las estaciones de

Lorca

454 Observaciones de campo

En marzo de 2013 se visitoacute el aacuterea de estudio para comprobar la estabilidad de las

estaciones permanentes GNSS ademaacutes se encontraron varios casos de piping en el

aacuterea de subsidencia como se muestra en la Figura 455

Figura 455 Fenoacutemenos de piping observados en el aacuterea de subsidencia A fotografiacutea tomada

cerca de Santa Gertrudis (ver Figura 452) B fotografiacutea tomada cerca de la estacioacuten de Puerto

Lumbreras (ver Figura 452) C Fotografiacutea tomada cerca de la estacioacuten de Puerto Lumbreras


A partir del estudio de las coordenadas obtenidas para cada estacioacuten permanente

GNSS durante el periodo calculado se ha detectado una tendencia hacia la subsi-

dencia como muestra la altura de las dos estaciones de Lorca en las Figuras 453 y

454 En concreto se detectoacute una tasa de hundimiento de 080cmantildeo en la estacioacuten

de LORC (REGAM) y se calculoacute una tasa de hundimiento de 864cmantildeo para la

estacioacuten LORC (MERISTEMUM)

Las expresiones empiacutericas calculadas para las variaciones temporales de altura

respectivamente fueron las ecuaciones (1) y (2)

h = -1E-08 t2 + 01896 t + 3884 (1)

h = -2E-08 t2 + 00010 t + 3460 (2)


200

donde h es la altura y t es el tiempo

La tasa de subsidencia detectada es consistente en magnitud y posicioacuten con los

valores calculados utilizando teacutecnicas de interferometriacutea radar diferencial en el

estudio llevado a cabo por Gonzaacutelez y Fernaacutendez (Gonzaacutelez et al 2011) que se

muestran en las Figuras 442 y 452

Como resultado de este estudio y teniendo en consideracioacuten el estudio realizado por

Gonzaacutelez y Fernaacutendez se puede concluir que la subsidencia en Lorca es un hecho

Sin embargo la causa de esta subsidencia estaacute poco clara

De acuerdo con estudios realizados por Gonzaacutelez y Fernaacutendez la causa de la subsi-

dencia es la extraccioacuten de agua (Gonzaacutelez et al 2011) sin embargo como se ha

demostrado no hay sobreexplotacioacuten de todos los pozos en el aacuterea en la cual se

detecta subsidencia

Como se muestra en las Figuras 442 y 452 la zona de subsidencia se encuentra

entre los acuiacuteferos del Alto Guadalentiacuten y Bajo Guadalentiacuten seguacuten la liacutenea liacutemite

del Instituto Geoloacutegico y Minero de Espantildea (Instituto Geoloacutegico y Minero de Espa-

ntildea 1975) la liacutenea de liacutemite oficial estaacute actualmente situada maacutes al norte como se

muestra en las Figuras 442 y 452

La liacutenea liacutemite entre los acuiacuteferos del Alto Guadalentiacuten y Bajo Guadalentiacuten se colo-

coacute en 1975 como una liacutenea coacutencava que une Lorca con Vado veacutease la Figura 452

esta liacutenea liacutemite se deduce de estudios geofiacutesicos y es consistente con los estudios

piezomeacutetricos que se han mostrado Maacutes tarde en 1987 cuando se redactoacute la decla-

racioacuten de sobreexplotacioacuten de los acuiacuteferos la liacutenea liacutemite se trasladoacute hacia el norte

pero este cambio no estaacute cientiacuteficamente justificado (Instituto Geoloacutegico y Minero

de Espantildea 1987) Teniendo en cuenta la liacutenea liacutemite de 1975 y los datos piezomeacute-

tricos el acuiacutefero del Alto Guadalentiacuten es el uacutenico sobreexplotado El acuiacutefero del

Alto Guadalentiacuten ocupa soacutelo el 39 de la zona en la que se detecta la subsidencia y

el aacuterea con la mayor tasa de hundimiento no se encuentra por encima del mismo

Otra razoacuten para cuestionar la sobreexplotacioacuten como causa de la subsidencia es la

presencia de una barrera impermeable entre el acuiacutefero de Alto Guadalentiacuten y el

acuiacutefero del Bajo Guadalentiacuten lo demuestran los estudios geofiacutesicos mencionados

del Instituto Geoloacutegico y Minero de Espantildea Esta barrera se deberiacutea reflejar en el

curvado de tasa de hundimiento sobre todo teniendo en cuenta que se trata de una

barrera entre dos zonas con diferente comportamiento hidrogeoloacutegico el acuiacutefero

del Alto Guadalentiacuten es una pequentildea cuenca detriacutetica y el acuiacutefero del Bajo Guada-

lentiacuten tiene varias secciones permeables con niveles de aguas subterraacuteneas indepen-

dientes

Por lo tanto se debe buscar otra razoacuten para justificar la subsidencia observada


201

Una explicacioacuten para el fenoacutemeno observado puede estar relacionada con los proce-

sos de piping asociados con el gran nuacutemero de pozos (la mayoriacutea de ellos ilegales y

abandonados) en la zona afectada por la subsidencia en los que el agua estaacute decan-

tando continuamente sedimentos de la parte superior a la inferior del acuiacutefero Este

fenoacutemeno se ha documentado en el aacuterea de estudio (veacutease la Figura 455 A

(httpwwwyoutubecomwatchv=3uBBly8LhOA)) Sin embargo teniendo en

cuenta la magnitud de la subsidencia observada el volumen de material desplazado

deberiacutea ser muy alto y por lo tanto la subsidencia no puede atribuirse uacutenicamente a

fenoacutemenos de piping Por lo tanto se deben buscar causas adicionales para explicar

la subsidencia encontrada

Otra explicacioacuten para la subsidencia observada podriacutea estar relacionada con la con-

figuracioacuten tectoacutenica del basamento metamoacuterfico paleozoico De acuerdo con los

estudios geofiacutesicos y perforaciones profundas el Alto Guadalentiacuten tiene una estruc-

tura de graben un horst tectoacutenico se puede observar dentro de la zona hundida que

estaacute delimitada por fallas N 60 E el horst estaacute interrumpido y desplazado lateral-

mente por otras fallas N 120 E que tienen un desgarro dextral predominante (el

bloque oriental se mueve al sur y el occidental al norte) Se han detectado fallas

normales con rumbo N 150-170 E cruzando el horst (Rodriacuteguez Estrella et al

1996)

Durante la visita a la zona se observoacute una grieta kilomeacutetrica absolutamente lineal

la grieta teniacutea una anchura de 05 a 3 m una profundidad de 1-5 m y una direccioacuten

de N 160 E que coincide con la falla normal descrita por Rodriacuteguez Estrella et al en el antildeo 1987 Esta grieta evidencia la existencia de distensioacuten neotectoacutenica en el

aacuterea de estudio Rodriacuteguez Estrella et al sentildealoacute que se ha producido esta actividad

distensiva desde el Mioceno Tardiacuteo

La actividad distensiva asociada con los esfuerzos orogeacutenicos de direccioacuten casi NS

podriacutea ser la causa de la subsidencia Ademaacutes este mecanismo tectoacutenico explica la

intensa actividad de piping observada en el aacuterea de estudio

Como conclusioacuten final es necesario llevar a cabo un estudio multidisciplinario maacutes

a fondo de este fenoacutemeno con el fin de determinar las causas y el alcance de la sub-

sidencia ya que podriacutea implicar un peligro potencial para el aacuterea pudieacutendose pro-

ducir derrumbes de tierra y grietas en la zona afectada (veacutease la Figura 455 B y C)


202

46 Estudio baacutesico de los desplazamientos de las fallas activas en la cordi-

llera Beacutetica oriental mediante teacutecnicas GNSS


El uso de GNSS para monitorizar de forma continua deformaciones en la corteza

terrestre implica una infraestructura de redes fijas de receptores tomando datos

GNSS las 24 horas del diacutea (Bock 1991) Es una praacutectica habitual la realizacioacuten de

mediciones geodeacutesicas para detectar deformaciones intersiacutesmicas y cosiacutesmicas En

la mayoriacutea de los casos estos estudios se han realizado en fallas activas y poten-

cialmente activas con tasas altas o muy altas de actividad

En los uacuteltimos antildeos los estudios geofiacutesicos y geoloacutegicos de las Cordilleras Beacuteticas

se han centrado en el reconocimiento de las estructuras tectoacutenicamente activas y las

aacutereas siacutesmicas Como resultado de las investigaciones geofiacutesicas (incluyendo sismi-

cidad tomografiacutea siacutesmica perfiles siacutesmicos de reflexioacuten profunda gravedad y

magnetismo) se ha llegado a la conclusioacuten de que algunos de los elementos maacutes

activos de la zona estaacuten relacionados con la subduccioacuten de la corteza continental

del Macizo Ibeacuterico por debajo de las Cordilleras Beacuteticas (Morales et al 1999)

Ademaacutes en el sector central de la cordillera se ha detectado un contacto de des-

prendimiento de entre 10 y 15 km de profundidad (Galindo-Zaldiacutevar et al 1997

Ruano et al 2004) se considera que es la base sismogeneacutetica de la corteza (Galin-

do-Zaldiacutevar et al 2007)

La reciente y la actual convergencia NW-SE (De Mets et al 1990) produce el desa-

rrollo simultaacuteneo de grandes pliegues y fallas que continuacutea activo hasta la actuali-

dad (Galindo-Zaldiacutevar et al 2003) Uno de los sectores con maacutes intensa actividad

tectoacutenica en esta regioacuten se encuentra en zona interna de la parte central en las Cor-

dilleras Beacuteticas El levantamiento de las cordilleras se relaciona principalmente con

el desarrollo de pliegues en este contexto regional compresivo (Sanz de Galdeano y

Alfaro 2004) Sin embargo las fallas maacutes abundantes reconocidas en la superficie a

lo largo de la parte central de la Cordillera muestran un deslizamiento normal a

veces con componentes dextrales o sinistrales (Galindo-Zaldiacutevar et al 2007)

En el presente estudio se pretende determinar la dinaacutemica de las fallas activas de la

cordillera beacutetica oriental mediante la red de estaciones permanentes dependientes de

cuatro organismos puacuteblicos estatales Instituto Geograacutefico Nacional (IGN) Infraes-

tructura de datos espaciales de referencia de la Regioacuten de Murcia (REGAM) Con-

sejeriacutea de Industria y Medio Ambiente de la Regioacuten de Murcia (MERISTEMUM) y

Red Andaluza de Posicionamiento (RAP) Se han utilizado datos desde el momento

en que se instalaron las redes en octubre de 2009 hasta octubre de 2012


203


La Cordillera Beacutetica se situacutea en el extremo maacutes occidental del cinturoacuten orogeacutenico

alpino adosada al borde Sur de la subplaca Ibeacuterica (ver Figura 456) La evolucioacuten

geodinaacutemica de esta subplaca ha sido bastante compleja durante los uacuteltimos 200

millones de antildeos debido a su posicioacuten intermedia entre las dos grandes placas Euro-

asiaacutetica y Africana asiacute como por su relativa independencia cinemaacutetica en determi-

nadas etapas Durante el Juraacutesico y gran parte del Cretaacutecico se produjo un movi-

miento relativo de caraacutecter transcurrente entre las placas Africana y Euroasiaacutetica

asociado a los procesos de apertura primero del Atlaacutentico Sur y luego del Atlaacutentico

Norte Durante esta etapa la microplaca ibeacuterica presenta una cinemaacutetica individuali-

zada respecto a la de las dos grandes placas que separa sufriendo procesos de rota-

cioacuten (Le Pichon et al 1970 Choukroune et al 1973) Durante el Terciario este

movimiento transcurrente relativo se frena de modo que durante los uacuteltimos 9 mi-

llones de antildeos (Mioceno superior-actualidad) la subplaca Ibeacuterica ha estado sometida

al proceso de convergencia entre las placas Africana y Euroasiaacutetica (Dewey 1988)

Figura 456 Principales elementos de los liacutemites de placas y la cinemaacutetica de las placas tectoacuteni-

cas AB Cuenca del Algarve PB Margen de Portimao GB Margen del Guadalquivir CPR

Coral Patch Ridge GCIW Gulf of Cadiz Imbricate Wedge HGU Horseshoe Gravitational Unit

Modificado de Iribarren et al 2007

Como consecuencia de esta convergencia se generan las cordilleras que configuran el Oroacutegeno Alpino Mckenzie (1972) utilizando datos de los oceacuteanos circundantes

y analizando los mecanismos focales de la sismicidad describe esa convergencia


204

entre Eurasia y Aacutefrica deduciendo una rotacioacuten horaria en la direccioacuten de conver-

gencia y un aumento en el valor absoluto de la misma hacia el este Dicha conver-

gencia estaacute controlada por la actividad de grandes fallas transformantes de direccioacuten

proacutexima a E-O que conectan la dorsal centro-oceaacutenica con la zona de Gibraltar

fundamentalmente las fallas Gloria y Azores-Gibraltar (Argus et al 1989)

La direccioacuten de convergencia gira desde la zona de Gibraltar hacia el mediterraacuteneo

central cambiando de orientacioacuten desde NO-SE a NNO-SSE Al mismo tiempo que

se produce este proceso de convergencia se genera un proceso distensivo entre las

placas Ibeacuterica y Africana que da lugar a la formacioacuten de la cuenca de Alboraacuten y el

golfo de Valencia (Vegas 1985 y Sanz de Galdeano 1990)

Figura 457 Mapa de las principales fallas situadas en la zona analizada que son CRF falla de

Crevillente BSF Falla del Bajo Segura CF Falla Carrascoy AMF Falla de Alhama de Murcia

PF Falla de Palomares CBF Falla de Carboneras MF falla Moreras y AF Falla de Albox Mo-

dificado de Ortuntildeo et al (2012)

Las medidas de movimientos relativos entre las placas indican una velocidad de

movimiento relativo en el centro de la Peniacutensula Ibeacuterica entre la placa Ibeacuterica y la

placa Africana de 02 mmantildeo seguacuten una direccioacuten NO-SE Ello parece indicar que

el 95 de los 4 mmantildeo de la tasa de movimiento entre la placa Ibeacuterica y la placa

Africana es absorbida por la deformacioacuten en las cordilleras Beacuteticas Mar de Albo-

raacuten Rif y Tell (Sismimur 2011)


205

La zona analizada en el presente estudio como se puede ver en la Figura 457 se

localiza en zona oriental del Oroacutegeno Beacutetico el cual comprende la parte continental

espantildeola de la zona de contacto entre las placas tectoacutenicas de Aacutefrica e Iberia Dicha

zona se caracteriza por la ausencia de un accidente principal que absorba la defor-

macioacuten producida por el empuje de ambas placas repartieacutendose el esfuerzo a lo

largo de una amplia zona con gran cantidad de fallas activas


Como muchos otros aspectos de la vida la ciencia de los terremotos ha entrado en una

nueva era con el desarrollo de tecnologiacuteas espaciales para medir la deformacioacuten de la

superficie en las zonas tectoacutenicamente activas

Las mediciones permanentes con datos GPS ofrece la posibilidad efectiva e inde-

pendiente de la monitorizacioacuten directa de los movimientos asociados a un fenoacute-

meno (Schenk et al 2009) Por lo tanto para los propoacutesitos de este estudio las

teacutecnicas de GNSS se han utilizado para cuantificar el desplazamiento vertical en el

caso de que hayan producido de la zona afectada por el proceso de subsidencia

La fiabilidad en la deteccioacuten de los movimientos del objeto estudiado depende

fundamentalmente de la realizacioacuten de una red estable en torno a esos objetos (Do-

gani et al 2013) Por lo tanto este estudio se llevaraacute a cabo en el marco definido

por estaciones permanentes del Instituto Geograacutefico Nacional de Espantildea (IGN) y de

otros organismos puacuteblicos Las estaciones situadas fuera de la zona estudiada de la

cordillera beacutetica en zonas tectoacutenicamente poco activas se consideraraacuten en principio

no afectadas por el fenoacutemeno estudiado y fijaraacuten el marco de referencia Ademaacutes se

procesaraacuten las estaciones permanentes GNSS de otros organismos regionales para

obtener la informacioacuten buscada





De donde se utilizaron los datos de las estaciones ALAC (Alicante Ali-

cante) ALME (Almeriacutea Almeriacutea) COBA (Coacuterdoba Coacuterdoba) MALA

(Maacutelaga Maacutelaga) SONS (Sonseca Toledo) TERU (Teruel Teruel) YE-

BE (Yebes Guadalajara) y VALE (Valencia Valencia)


de la Regioacuten de Murcia) de donde se tomaron datos de las estaciones

ALCA (Los Alcaacutezares) CARA (Caravaca) JUMI (Jumilla) LORC (Lor-

ca) MAZA (Mazarroacuten) MORA (Moratalla) y MULA (Mula)


206


Industria y Medio Ambiente de la Regioacuten de Murcia) De la que se toma-

ron las estaciones CRVC (Caravaca) LORC (Lorca) MURC (Murcia)


de las estaciones CAAL (Calar Alto Gergal Almeriacutea HUOV (Huercal-

Overa Almeriacutea) PALC (Pozo Alcoacuten Jaeacuten) y VIAR (Villanueva del Arzo-

bispo Jaeacuten)

La distribucioacuten de las estaciones utilizadas se puede observar en la Figura 458 De

todas las estaciones citadas se tomaron como marco de referencia las pertenecien-

tes al IGN excepto ALME y ALAC

Figura 458 Estaciones permanentes GNSS utilizadas en el proceso de caacutelculo Imagen espacial

base TerraMetrics 2013

Las agencias mencionadas proporcionaron los datos de observacioacuten GPS cada 30

segundos los archivos RINEX y las coordenadas aproximadas de las estaciones

utilizadas


Centre for Orbit Determination in Europe (CODE) incluyendo correcciones ionos-feacutericas paraacutemetros de orientacioacuten de la Tierra y velocidades de las estaciones Las


207

oacuterbitas precisas de los sateacutelites se obtuvieron del Internacional GNSS Service

(IGS) Los datos de cargas oceaacutenicas se obtuvieron del Onsala Space Observatory

465 Marco temporal

La ventana temporal de los datos utilizados se extiende del 22 de octubre de 2009

cuando comenzaron a ser operativas las estaciones al 27 de octubre de 2012 Se

procesaron los datos de un diacutea entero una vez por semana siendo el nuacutemero de

posiciones calculadas de 141





al 2007)

En una primera etapa las ambiguumledades se estimaron y se fijaron a un entero utili-

zando la estrategia QIF (Quasi Ionosphere Free) Los caacutelculos se realizaron utili-

zando la metodologiacutea de red libre para detectar errores groseros Maacutes tarde las

coordenadas de las estaciones definidas para conformar el marco de referencia fue-

ron constrentildeidas El retraso troposfeacuterico se corrigioacute aplicando el modelo de Saasta-

moinen con una ponderacioacuten dependiente de la elevacioacuten de cos2(z) siendo z la

distancia cenital La correccioacuten troposfeacuterica seca se aplicoacute a intervalos de una hora

para estimar el retardo de ceacutenit de las sentildeales GPS Por otra parte el retardo ionos-

feacuterico se eliminoacute mediante el uso de una combinacioacuten de las frecuencias L1 y L2

Los errores del reloj del sateacutelite se eliminaron mediante el uso de efemeacuterides preci-

sas proporcionadas por el IGS en formato sp3 Los modelos ionosfeacutericos velocida-

des de placas y correcciones Code-Bias se tomaron del CODE (Center for Orbit

Determination in Europe) Por uacuteltimo las correcciones de carga oceaacutenica se obtuvie-

ron del Onsala Space Observatory


rencia geodeacutesico ETRS89 y en el sistema de coordenadas UTM de cada uno de los







Despueacutes de calcular y compensar la red geodeacutesica para cada uno de los diacuteas proce-

sados las desviaciones tiacutepicas de las coordenadas oscilaron entre 08 y 11 mm


208

En la Figura 459 se reflejan los vectores obtenidos a partir del estudio realizado y

su situacioacuten en relacioacuten a las fallas activas maacutes importantes de la zona

Figura 459 Mapa de las principales fallas activas de la zona analizada estaciones permanentes

vectores obtenidos y velocidades en mmantildeo (NA Movimiento no apreciable) La nomenclatura

de las fallas es la siguiente BSF Falla del Bajo Segura CF Falla de Carrascoy CRF Falla de

Crevillente AMF Falla de Alhama de Murcia PF Falla de Palomares CBF Falla de Carbone-

ras AF Falla de Albox CAF Falla de Campo de las Alpujarras EF Falla de Estancias NF

Falla Norbeacutetica SF Falla de Socobos MF Falla de Moreras y SMF Falla de San Miguel Ima-

gen espacial tomada como base TerraMetrics 2013

Dos de las fallas maacutes importantes en la zona de estudio desde el punto de vista de

actividad tectoacutenica son las de Alhama de Murcia y Carboneras Las estaciones

permanentes de LORC Y HUOV se encuentran relativamente cerca de dichas fallas

Oeste de la falla de Alhama de Murcia (AMF) y este de la falla de Albox (AF)

La falla de Alhama de Murcia es una falla de desgarre sinistrorsa con componente

inversa que cruza la cordillera Beacutetica oriental con una direccioacuten NE_SW como se

puede apreciar en la Figura 460 La AMF acomoda ~ 01 - 06 mm antildeo de los


209

aproximadamente 5 mm antildeo de convergencia entre la placa Nubia y la euroasiaacuteti-

ca siendo una de las mayores fallas de la zona de cizalla del este de las Beacuteticas

Muchos de los grandes sismos histoacutericos dantildeinos que ocurrieron en esta aacuterea tienen

que ver con esta estructura (Martiacutenez Diacuteaz et al 2012a)

Estacioacuten Velocidad (mmantildeo) Acimut Falla

ALAC 15 8143ordm CRF

ALCA 19 4873ordm SMF

ALME 20 25175ordm CF

CAAL No apreciable - CAF y AF

CRVC 21 33847ordm CRF y SF

HUOV 17 4758ordm AMF y AF

LORC (MERISTEMUM) 129 12943ordm AMF

LORC (REGAM) 71 12943ordm AMF

MAZA 25 1741ordm MF

MULA 14 1924ordm NF

MURC 15 8318ordm AMF

PALC No apreciable - CRF

Tabla 47 Resultados obtenidos para cada una de las estaciones permanentes estudiadas y su

relacioacuten geograacutefica con las fallas activas maacutes cercanas

Varias fallas convergen hacia el este fusionaacutendose con la falla NEndashSW de Alhama

de Murcia cerca de la localidad de Goacutentildear Hacia el oeste el relieve suave controla-

do por estas fallas inversas desaparece gradualmente despueacutes de algunos kiloacuteme-

tros La falla de Albox cruza la cuenca de Huercal-Overa al sur de Goacutentildear Esta falla

normal neoacutegena se ha reactivado en la actualidad como falla inversa probablemente

controlada por la actividad de la falla de Alhama de Murcia (Masana et al 2005)


210

Figura 460 Mapa en relieve de la zona de las fallas de Alhama de Murcia y de Albox (ilumina-

cioacuten del NO) en el que se muestran las estaciones analizadas y las principales fallas Sistema de

coordenadas UTM en metros Modificado de E Masana et al 2005

Como se puede ver en la Figura 460 la estacioacuten HUOV estaacute situada al este de la

AF y al oeste de la AMF En el presente estudio como se puede comprobar en las

Figuras 461 462 y 463 se detecta un movimiento de 17 mmantildeo con un azimut

de 4758ordm direccioacuten coincidente con la direccioacuten de la AMF


211

Figura 461 Posiciones de la estacioacuten permanente HUOV durante el periodo estudiado

Figura 462 Evolucioacuten temporal y liacutenea de tendencia de la coordenada Xutm para la estacioacuten

permanente HUOV


212

Figura 463 Evolucioacuten temporal y liacutenea de tendencia de la coordenada Yutm para la estacioacuten

permanente HUOV

En cuanto a las estaciones situadas en Lorca LORC (REGAM) y LORC (MERIS-

TEMUM) situadas a menos de un kiloacutemetro y dos kiloacutemetros respectivamente al

sur de la AMF se detectan los mayores desplazamientos del estudio con 71 y 129

mmantildeo respectivamente y un azimut para las dos estaciones de 12943ordm ver Tabla

47 y Figuras 464 y 465 La direccioacuten como se puede apreciar en la Figura 459

es perpendicular a la alineacioacuten de la AMF lo que se explica por el hecho de que el

buzamiento de las principales fallas de la AMF es considerablemente uniforme a lo

largo de los segmentos de 60ordm a 70ordm NW Una clave para entender la estructura del

sistema de fallas es que estas fallas se han formado recientemente y no estaacuten conec-

tadas en profundidad con la AMF o por el contrario son estructuras que amortiguan

el movimiento en profundidad NW de las fallas de buzamiento (Martiacutenez Diacuteaz et al 2012)

Es de resentildear que el 11 de mayo de 2011 se produjo un terremoto de magnitud 51

Mw en la localidad de Lorca Los datos procesados en este estudio de las dos esta-

ciones de Lorca corresponden temporalmente a las siguientes fechas

- Estacioacuten LORC (REGAM) Observaciones desde el 19112009 hasta el

27012011 (deja de ser operativa)

- Estacioacuten LORC (MERISTEMUM) Observaciones desde el 26052011

(inicio de operatividad) hasta el 13092012

Es decir el terremoto sucedioacute entre los dos periodos de observaciones


213

Figura 464 Evolucioacuten temporal y liacutenea de tendencia la coordenada Xutm para la estacioacuten perma-

nente LORC (MERISTEMUM)


permanente LORC (MERISTEMUM)

La falla de Carboneras es una de las tres principales fallas de desgarre cenozoicas

de la Cordillera Beacutetica La historia del deslizamiento de la falla de Carboneras du-

rante los uacuteltimos 100 ka en el periodo cuaternario parece que se responde a una de

elevacioacuten vertical en lugar de un movimiento de desgarre si atendemos a los meca-nismos focales actuales (Bell et al 1997) Constituye una parte importante de la

zona de cizallaTrans-Alboraacuten del Cenozoico La CBF separa el bloque del Cabo de


214

Gata (Rocas volcaacutenicas neoacutegenas) de los sedimentos de la cuenca Neoacutegena y el

basamento (Reicherter y Reiss 2001) como se puede observar en la Figura 466

Figure 466 Mapa geoloacutegico generalizado de la regioacuten de la falla de Carboneras Modificado de

Fortuin and Krijgsman (2003)

Como se puede ver en las Figuras 459 y 466 la estacioacuten ALME (Almeriacutea) estaacute

situada al norte de la CBF En el presente estudio se detecta un movimiento de 20

mmantildeo con un azimut de 25175ordm direccioacuten coincidente con la direccioacuten de la fa-

lla como se puede ver en las Figuras 467 468 y 469


215

Figura 467 Posiciones de la estacioacuten permanente ALME durante el periodo estudiado

Figura 468 Evolucioacuten temporal y linea de tendenciade la coordenada Xutm para la estacioacuten

permanente ALME


216

Figura 469 Evolucioacuten temporal y linea de tendenciade la coordenada Yutm para la estacioacuten

permanente ALME

En lo que se refiere a la estacioacuten de MAZA cercana a la falla NS situada por Mar-

tinez and Hernaacutendez entre la falla Carrascoy y la falla de Moreras como se muestra

en la Figura 459 en este estudio se ha detectado un movimiento de 25 mmantildeo

con un acimut de 1741ordm la direccioacuten coincide con la direccioacuten de la falla

En lo que a la estacioacuten CRVC se refiere estando esta falla situada cerca de la falla

de Socobos como muestra la Figura 459 se ha detectado en este estudio preliminar

un movimiento de 21 mmantildeo con un acimut de 33847ordm la direccioacuten coincide de

nuevo con la direccioacuten de la falla

En lo que se refiere a la estacioacuten MURC se ha detectado un movimiento de 15

mmantildeo con un acimut de 8318 ordm lo que coincide con el movimiento general de la

falla de Alhama de Murcia

Por uacuteltimo en lo que se refiere a la estacioacuten MULA se ha detectado un movimiento

de 14 mmantildeo con un acimut de 1924ordm lo que no coincide con el movimiento de

ninguna falla ni siquiera de la falla Norbeacutetica que es la maacutes cercana


Como resultado del estudio realizado se puede afirmar que la metodologiacutea utilizada

para cuantificar de forma grosera la dinaacutemica de zonas tectoacutenicamente activas es

relativamente barata y de sencilla aplicacioacuten Utilizando la infraestructura geodeacutesica

puacuteblica que es de acceso faacutecil y gratuito se pueden llevar a cabo estudios previos

para determinar queacute aacutereas son las maacutes activas y las maacutes interesantes para llevar a


217

cabo estudios maacutes detallados como los que se estaacuten realizando con la red GPS

CuaTeNeo para estudiar la tectoacutenica del este de la peniacutensula ibeacuterica (Gil de la Igle-

sia 2008)

Basaacutendonos en la precisioacuten de las coordenadas obtenidas a partir del ajuste de red

geodeacutesica disentildeada se puede afirmar que este meacutetodo es capaz de detectar despla-

zamientos permanentes de orden milimeacutetrico

Por otro lado atendiendo a las graacuteficas de desplazamiento obtenidas se ha compro-

bado que los movimientos descritos anteriormente tienen lugar temporalmente de

forma sin saltos bruscos en las posiciones diarias con la excepcioacuten de las estacio-

nes de Lorca

En las dos estaciones de Lorca se produce un cambio brusco en la velocidad del

desplazamiento calculado Este cambio coincide temporalmente con el terremoto

del diacutea 11 de mayo de 2011 de magnitud 51 Mw cuyo epicentro se situoacute a 2 y 3

km de las estaciones de referencia Antes del terremoto la velocidad del desplaza-

miento calculada es de 71 mmantildeo y despueacutes del evento siacutesmico de 129 mmantildeo

El azimut del vector desplazamiento no cambia con un valor en ambos casos de

12943ordm lo que es consistente con los estudios de Martiacutenez-Diacuteaz et al (Martiacutenez-

Diacuteaz et al 2012b)

5 Conclusiones

218

5 Conclusiones

219

5 Conclusiones

A pesar de que ya se han expuesto las conclusiones de forma individual para cada

una de las investigaciones realizadas a continuacioacuten se indicaraacuten las conclusiones

generales maacutes destacadas aplicables al conjunto del trabajo realizado

En esta tesis doctoral se ha comprobado mediante seis estudios geodeacutesicos de alta

precisioacuten la capacidad de los sistemas GNSS para monitorizar movimientos del

terreno de forma perioacutedica asiacute como para detectar precursores de ciertos fenoacutemenos

geodinaacutemicos

La metodologiacutea utilizada en todos los casos praacutecticos analizados ha sido la solucioacuten

de redes geodeacutesicas mediante posicionamiento relativo con medidas de fase Este

meacutetodo ha permitido obtener a posteriori precisiones milimeacutetricas al utilizar soft-

ware cientiacutefico eliminando la mayoriacutea de los errores sistemaacuteticos

Sin embargo se ha de indicar que el meacutetodo aplicado a pesar de su alta precisioacuten

posee una serie de limitaciones

La influencia del marco de referencia utilizado en el caacutelculo de los desplazamientos

especialmente cuando estos son muy pequentildeos Es decir que el movimiento de las

estaciones elegidas para fijar el marco de referencia de la red no se puede conside-

rar despreciable en relacioacuten al movimiento que queremos detectar

El hecho de realizar los caacutelculos con observaciones de 24 horas hace imposible

detectar los movimientos no permanentes que se producen en los episodios siacutesmicos

y volcaacutenicos que suelen ser de corta duracioacuten Movimientos que son de gran impor-

tancia en el estudio de precursores de riesgo

En cuanto a la buacutesqueda de precursores se pueden extraer dos conclusiones en

funcioacuten del fenoacutemeno estudiado

En vulcanologiacutea la deformacioacuten del terreno debido a la intrusioacuten de magma volcaacute-

nico es una sentildeal importante de la inminencia de actividad eruptiva del volcaacuten Las

teacutecnicas GNSS son adecuadas para este propoacutesito ya que permiten medir cambios

en el tiempo de coordenadas tridimensionales en los puntos de monitorizacioacuten El

estudio realizado en la erupcioacuten submarina de la isla del Hierro corrobora que la

deteccioacuten temprana de los abombamientos de zonas volcaacutenicas puede ser conside-

rada como un soacutelido precursor de una inminente erupcioacuten volcaacutenica y las teacutecnicas

de GNSS son una herramienta uacutetil para este propoacutesito

En sismologiacutea en cambio las cosas son diferentes y queda mucho camino por

recorrer para poder predecir geograacutefica y temporalmente terremotos potencialmente

destructivos Desafortunadamente en los estudios realizados no se ha podido en-contrar ninguacuten precursor al respecto

6 Liacuteneas futuras

220


221


Vista la potencia de la metodologiacutea utilizada en la deteccioacuten de desplazamientos del

terreno en zonas geodinaacutemicamente activas los futuros trabajos a realizar para con-

tinuar con esta liacutenea de investigacioacuten seriacutean

Estudios de implantacioacuten de redes GNSS permanentes para la deteccioacuten de defor-

maciones en tiempo real con sistemas de alerta en zonas potencialmente peligrosas

o activas

Para solventar las limitaciones indicadas en las conclusiones ademaacutes del posicio-

namiento relativo con medidas de fase en postproceso se aplicariacutea el meacutetodo de

posicionamiento absoluto ldquoPrecise point positioningrdquo (PPP) que nos permitiriacutea

solventar las limitaciones impuestas por el marco de referencia aunque sacrificando

precisioacuten para detectar los desplazamientos de corta duracioacuten no permanentes Para

zonas en las que el fenoacutemeno a estudiar presente tasas de desplazamiento elevadas

no comparables al movimiento general del marco de referencia se podriacutea emplear

la solucioacuten de red mediante enviacuteo de correcciones diferenciales

En esta investigacioacuten se han analizado dos aacutereas especialmente sensibles en este

sentido

- La cuenca de Lorca constituye una zona de especial intereacutes Por una parte

se encuentra al lado de la falla Alhama de Murcia una de las mayores fa-

llas de la zona de cizalla del este de las Beacuteticas responsable de muchos de

los grandes sismos histoacutericos dantildeinos que han sucedido en este sector Por

otro lado parte de la cuenca estaacute en estos momentos afectada por un proce-

so de hundimiento con una de las tasas maacutes altas de Europa superaacutendose

en ciertos puntos los 10 cm anuales

- La isla de El Hierro en las Islas Canarias La erupcioacuten submarina que tuvo

lugar en octubre de 2011 constituye la uacuteltima manifestacioacuten volcaacutenica en

Canarias despueacutes de 40 antildeos de inactividad pero nos recuerda que la isla

es todaviacutea volcaacutenicamente activa Los desplazamientos y movimientos del

terreno en zonas proacuteximas a los volcanes son uno de los signos precursores

de las erupciones volcaacutenicas y en este sentido el estudio realizado pone de

manifiesto que antes de la erupcioacuten estudiada se produjeron movimientos

del terreno

La implantacioacuten de una red geodeacutesica local de alta precisioacuten podriacutea

resultar de ayuda de cara a estudiar el comportamiento volcaacutenico de la zona

y a predecir futuras erupciones volcaacutenicas potencialmente peligrosas para

la poblacioacuten


222

Esta investigacioacuten se podriacutea aplicar

para la deteccioacuten y cuantificacioacuten de

desplazamientos del terreno en zonas

en las que se producen extracciones

de hidrocarburos mediante el proceso

de fracturacioacuten hidraacuteulica

La fracturacioacuten hidraacuteulica comuacuten-

mente conocida como ldquofrackingrdquo es

un proceso en el cual se fracturan las

rocas a traveacutes de la inyeccioacuten de

fluidos a alta presioacuten Recientemen-

te en durante una exploracioacuten de gas

de esquisto en Lancashire en el

Reino Unido la fracturacioacuten hidraacuteu-

lica ha sido asociada con temblores

de tierra causando una gran alarma

en la poblacioacuten

Se piensa que la inyeccioacuten de fluidos

para crear fracturas como se indica

en la Figura 61 permite que las

redes de fracturas se propaguen a las

zonas de fallas Consecuentemente

los fluidos inyectados pueden propa-

garse dentro de la zona de falla provocando un deslizamiento Los mecanismos

magnitud y frecuencia de la sismicidad inducida relacionada con la fracturacioacuten

hidraacuteulica no son totalmente comprendidos y hasta ahora no se ha estudiado su

lugar dentro del contexto global con otras formas de sismicidad inducida (Davies et

al 2013)

Disentildeando e implantando redes GNSS en zonas de extraccioacuten y monitorizando las

fallas afectadas se podriacutea hacer un seguimiento en tiempo real de todo el proceso

de fracking Se podriacutea obtener informacioacuten cientiacutefica baacutesica sobre la sismicidad

inducida y si fuera el caso activar las alarmas oportunas

Figura 61 Corte tridimensional simplificado de

un campo de produccioacuten de gas de esquisto Un

pozo se perfora hasta alcanzar los depoacutesitos pro-

fundos Los fluidos a alta presioacuten son inyectados

en la roca causando que eacutesta se rompa y libere el

gas atrapado Se piensa que la sismicidad induci-

da ocurre cuando esta fracturacioacuten hidraacuteulica

permite que los fluidos se muevan a la zona de la

falla (Davies et al 2013)

7 Bibliografiacutea

223

7 Bibliografiacutea

Altamimi Z Metivier L y Collilieux X (2011) ldquoITRF2008 plate motion mod-

elrdquo Journal of Geophysical Research Solid Earth (1978ndash2012) Vol 117 Issue B7

Aacutelvarez-Goacutemez J A et al Tsunami hazard at the Western Mediterranean Spanish

coast from seismic sources Natural hazards and Earth System Sciences 11 (227-

240)

Argus DF Gordon RG Demets C y Stein S (1989) ldquoClosure of the Africa-

Eurasia-North America plate motion circuit and tectonics of the Gloria faultrdquo Jour-

nal of Geophysical Research 94 5585-5602

Atlas global de la regioacuten de Murcia wwwatlasdemurciacom Visitada

28062011

Avouac J P 2011 ldquoThe lessons of Tohoku-Okirdquo Nature Vol 475 300-301

Baacuteez JC Parra H y Maturana R (2011) ldquoMonitoreamiento del efecto postsiacutesmi-

co del terremoto del Maule a partir de observaciones GNSSrdquo

httpwwwsirgasorgfileadmindocsBoletinesBol16Baez_et_al_Efecto_potsismi

co_del_Maulepdf Visitada 150512

Barnes G L (2003) ldquoOrigins of the Japanese Islands The New ldquoBig Picturerdquordquo

University of Durham

Baxter P J (2000) ldquoErupciones volcaacutenicas Impacto de los desastres en la salud

puacuteblicardquo Organizacioacuten panamericana de la salud

Bell J W Geoffrey F A y King C P (1997) ldquoPreliminary late quaternary slip

history of the Carboneras fault south-eastern Spainrdquo Journal of Geodynamics Vol

24 Nos 1-4 pp 51-66

Benciolini B Biagi L Crespi M Manzino AM y Roggero M (2008) ldquoRef-

erente frames for GNSS positioning services some problems and proponed solu-

tionsrdquo Journal of Applied Geodesy 2 pp 53-62

Berneacute Valero J L Anquela Juliaacuten A B y Garrido Villeacuten N (2013) ldquoGPS Fun-

damentos y aplicaciones en Geodesia y Topografiacuteardquo Ed Universitat Politegravecnica de

Valegravencia

Berrocoso M Fernandez-Ros A Prates G Martin M Hurtado R Pereda J y

Garcia M J Garcia-Cantildeada L Ortiz R y Garcia A (2012) Analysis of surface

deformation during the eruptive process of El Hierro Island (Canary Islands Spain)

Detection Evolution and Forecasting EGU General Assembly 2012 Geophysical

Research Abstracts Vol 14 EGU2012-4351 2012

7 Bibliografiacutea

224

Beutler G (2011) ldquoRevolucion in Geodesy and Surveyingrdquo International Associa-

tion in Geodesy (IAG)

Blewitt G y Lavalleacutee D (2002) ldquoEffect of annual signals on geodetic velocityrdquo

Journal of Geophysical Research VOL 107 NO B7 1010292001JB000570

Bock Y 1991 ldquoContinuous monitoring of crustal deformationrdquo GPS World

240-47

Calero E 2003 Historia de la Geodesia

httpecalerotripodcomsitebuildercontentsitebuilderfileshistoria_ipdf Visitada

031012

Carracedo J C Fernaacutendez-Turiel J L Peacuterez-Torrado F J Rodriacuteguez-Gonzaacutelez

A Troll V y Wiesmaier S (2012) ldquoCrisis siacutesmica de 2011 en el Hierro Croacutenica

de una erupcioacuten anunciadardquo httpwwwgiulpgcesgeovolpdfEl20Hierro-

2011pdf Visitada 131012

Centre for Research on the Epidemiology of Disasters (2010)

httpwwwcredbesitesdefaultfilesADSR_2010pdf Visitada 140411

Ceroacuten J C y Pulido-Bosch A (1996) ldquoGroundwater problems resulting from

CO2 pollution and overexploitation in Alto Guadalentiacuten aquifer (Murcia Spain)rdquo

Environmental Geology 28 223-228

Chang C C 2000 ldquoEstimates of horizontal displacements associated with the

1999 Taiwan earthquakerdquo Survey Review 35 (278) 563-568

Chen CH Yeh TK Liu JY Wang CH Wen S Yen HY y Chang SH

(2011) ldquoSurface deformation and seismic rebound implications and applicationsrdquo

Survey in Geophysics 32291-313

Confederacioacuten Hidrograacutefica del Segura (2013 - 1) ldquoCaracterizacioacuten adicional de las

masas de agua subterraacutenea en riesgo de no cumplir los objetivos medioambientales

en 2015rdquo (Archivo 070-050 - Bajo Guadalentiacuten) (Archivo 070-057 - Alto Guada-

lentiacuten) httpwwwchseguraeschsplanificacionydmaplanificacionfichashtml

Visitada 08-10-2013

Confederacioacuten Hidrograacutefica del Segura (2013 - 2) ldquoAnexo B Fichas de los temas

importantesrdquo

httpswwwchseguraesexportdescargasplanificacionydmaplanificaciondocsdes

cargaAnexo_B_ETIpdf P 181 Visitada 10-10-2013

Dach R Hugentobler U Fridez P y Meindl M (2007) ldquoBernese GPS Software

Version 50rdquo Astronomical Institute University of Bern

7 Bibliografiacutea

225

Davies R Foulger G Bindley A and Styles P (2013) ldquoInduced seismicity and

hydraulic fracturing for the recovery of hydrocarbonsrdquo Marine and Petroleum Ge-

ology Volume 45 Pages 171ndash185

De Mets C Gordon R G Argus D y Stein S (1990) ldquoCurrent plate motionsrdquo

Geophysical Journal International 101 425-478

Dewey J F (1988) ldquoExtensional collapse of orogensrdquo Tectonics 7-6 1123-1139

Dogani U Oz D y Ergintav S (2013) ldquoKinematics of landslide estimated by

repeated GPS measurements in the Avcilar region of Istanbul Turkeyrdquo Studia

Geophysica et Geodaetica 57 217-232

Elsobeiey M y El-Rabbany A (2011) ldquoGPS Precise Point Positioning Some

Recent Developmentsrdquo Proceedings Geomatics Technologies in The City Arabia

Saudiacute

Ergintav S Buumlrgmann R McClusky S Akmak R C Reilinger R E Lenk

O Barka A y Ozener H ldquoPostseismic Deformation near the I˙zmit Earthquake

(17 August 1999 M 75) Rupture Zonerdquo Bulletin of the Seismological Society of

America 92 1 2002 pp 194ndash207

Fortuin AR y Krijgsman W ldquoThe Messinian of the Nijar Basin (SE Spain) sed-

imentation depositional environments and paleogeographic evolutionrdquo Sedimen-

tary Geology Volume 160 Issues 1ndash3 1 August 2003 Pages 213ndash242

Fuentes S (2006) ldquoDiagnoacutestico del uso de proyecciones transversales de Mercator

en escalas urbanasrdquo Tesis doctoral Universidad Tecnoloacutegica Metropolitana de

Chile

Galindo-Zaldivar J Jabaloy A Gonzaacutelez-Lodeiro F y Aldaya F (1997) ldquoCrus-

tal structure of the central sector of the Betic Cordillera (SE Spain)rdquo Tectonics 16

18-37

Galindo-Zaldiacutevar J Gil AJ Borque MJ Gonzaacutelez-Lodeiro F Jabaloy A

Mariacuten-Lechado C Ruano P y Sanz de Galdeano C (2003) ldquoActive faulting in

the internal zones of the central Betic Cordilleras (SE Spain)rdquo Journal of Geody-

namics 36 239-250

Galindo-Zaldiacutevar J Gil AJ Sanz de Galdeano C Shanov S y Stanica D

(2007) ldquoMonitoring of active tectonic structures in Central Betic Cordillera (south-

ern Spain) Acta Geodynamica et Geomaterialia Vol 4 No 1 (145) 19-29

Garciacutea de la Noceda Maacuterquez C Octavio de Toledo y Ubieto F y Pozo Goacutemez

M (1999) ldquoPrograma de actualizacioacuten del inventario hidrogeoloacutegico (PAIH)rdquo

Instituto Geominero de Espantildea

7 Bibliografiacutea

226

Garciacutea-Mayordomo J Gaspar-Escribano J M y Benito B (2007) ldquoSeismic haz-

ard assessment of the Province of Murcia (SE Spain) analysis of source contribu-

tion to hazardrdquo Journal of Seismology 11 (453-471)

Garrido-Villeacuten N Berneacute-Valero JL Antoacuten-Merino A y Huang C Q (2013)

ldquoDisplacement of GNSS permanent stations depending on the distance to the epi-

center due to Japanrsquos earthquake on 11 March 2011rdquo Survey Review Volume 45

330 pp 159-165 doi 1011791752270612Y0000000025

Gianniou M (2010) ldquoInvestigating the effects of earthquakes using HEPOS Grav-

ity Geoid end Earth Observationrdquo International Association of Geodesy Symposia

135

Gil de la Iglesia A (2008) ldquoEstudio de fallas activas en la Cordillera Beacutetica Orien-

tal entre 3ordm-0ordm O y 36ordm30rsquo-36ordm30rsquoNrdquo Universidad de Barcelona Proyecto fin de ca-

rrera httphdlhandlenet24454641 Visitada 090411

Gonzaacutelez PJ y Fernaacutendez J 2011 ldquoDrought-driven transient aquifer compaction

imaged using multi-temporal satellite radar interferometryrdquo Geology 396 551ndash

554 doi101130G319001

Gonzaacutelez P J Tiampo K F Palano M Cannavoacute F y Fernaacutendez J (2012)

ldquoThe 2011 Lorca earthquake slip distribution controlled by groundwater crustal

unloadingrdquo Nature Geoscience Vol 5 821-825

Grapenthin R y Freymueller J T (2011) ldquoThe dynamics of a seismic wave field

Animation and analysis of kinematic GPS data recorded during the 2011 Tohoku-

oki earthquake Japanrdquo Geophysical Research Letters 38 L18308

doi1010292011GL048405

Grupo de Investigacioacuten en Ingenieriacutea Siacutesmica Universidad Politeacutecnica de Madrid

httpwww2topografiaupmesgrupossismodataCONTEXTOgeologicopdf

Visitada 10102012

Gu G y Wang W (2013) Advantages of GNSS in Monitoring Crustal Defor-

mation for Detection of Precursors to Strong Earthquakes Positioning Vol 4 No

1 2013 pp 11-19 doi 104236pos201341003

Halicioglu K y Ozener H (2008) ldquoGeodetic Network Design and Optimization on

the Active Tuzla Fault (Izmir Turkey) for Disaster Managementrdquo Sensors 8(8) pp

4742-4757 doi103390s8084742 No 821393 1906

Hammer J y Mosquera Machado S (2002) ldquoMicrozonificacioacuten Siacutesmica y Orde-

namiento Territorialrdquo III Coloquio sobre Microzonificacioacuten Siacutesmica del 15 al 18

de julio de 2002 Fundacioacuten Venezolana de Investigaciones Sismoloacutegicas Ministe-rio de Ciencias y Tecnologiacutea Caracas Venezuela

7 Bibliografiacutea

227

Hatanaka Y Yamagiwa A Iwata M y Otaki S (2007) ldquoAddition of real-time

capability to the Japanese dense GPS Networkrdquo Geographical Survey Institute

Japan

Hoque M y Jakowski N (2007) ldquoHigher order ionospheric effects in precise

GNSS positioningrdquo Journal of Geodesy Vol 81 pp 259-268

Hofmann-Wellenhof B Lichtenegger H y Wasle E (2008) ldquoGNSS Global

Navigation Satellite Systemrdquo Ed Springer Wien New York

Hu JC Cheng LW Chen HY Wu YM Lee JC Chen YG Lin KC

Rau RJ Kuochen H Chen HH Yu SB y Angelier J (2007) ldquoCoseismic

deformation revealed by inversion of strong motion and GPS data the 2003

Chengkung earthquake in eastern Taiwanrdquo Geophysical Journal International 169

667ndash674

Huber K Heuberger F Abart C Karabatic A Weber R y Berglez P (2010)

ldquoPPP Precise Point Positioning ndash Constraints and Opportunitiesrdquo FIG Working

Week Sydney Australia

Hudnut K W 2008 ldquoImproving GNSS for Future Natural Disaster Reduction

Earthquakesrdquo U S Geological Survey httpwwwpntgovpublic20082008-12-

ICGhudnutpdf Visitada 250112

Ibarguumlen S y Rodriacuteguez E (2012)

wwwatlasdemurciacomindexphpsecciones13sismicidad Visitada 40612

InsideGNSS (2006) ldquoGNSS Solutions Precise Point Positioning and Its Challeng-

es Aided-GNSS and Signal Tracking What is precise point positioning (PPP) and

what are its requirements advantages and challengesrdquo

httpwwwinsidegnsscomnode282 Visitada 220913

Instituto Geoloacutegico y Minero de Espantildea (1975) ldquoInvestigacioacuten Hidrogeoloacutegica de

la Cuenca Baja del Segura Informe Teacutecnico 5rdquo El Valle del Guadalentiacuten P65

Instituto Geoloacutegico y Minero de Espantildea (1987) ldquoDeclaracioacuten provisional de acuiacutefe-

ro sobreexplotado relativa al sistema acuiacutefero del Valle del Guadalentiacuten (Murcia)rdquo

P11

Iribarren Gonzaacutelez L Vergeacutes Llahiacute J Camurri F Fullea J y Fernagravendez Ortiga

M (2007) ldquoThe structure of the AtlanticndashMediterranean transition zone from the

Alboran Sea to the Horseshoe Abyssal Plain (IberiandashAfrica plate boundary)rdquo Ma-

rine Geology Volume 243 Issues 1ndash4 Pages 97ndash119

Janssen V (1997) ldquoA Mixed-Mode GPS Network Processing Approach for Vol-

cano Deformation Monitoringrdquo University of Bonn Germany

7 Bibliografiacutea

228

Jimeacutenez-Peraacutelvarez JD (2012)rdquoMovimientos de ladera en la vertiente meridional

de Sierra Nevada (Granada Espantildea) identificacioacuten anaacutelisis y cartografiacutea de sus-

ceptibilidad y peligrosidad mediante SIGrdquo Tesis doctoral Universidad de Granada

Kilburn C (2012) ldquoPrecursory deformation and fracture before brittle rock failure

and potential application to volcanic unrestrdquo Journal of Geophysical Reseach Vol

117 B02211 12 pp

Kilinc A (2008) ldquoWhat causes a volcano to erupt and how do scientists predict

eruptionsrdquo Scientific American November 6

Kulkarni M N Likhar S Tomar V S y Pillai P (2004) ldquoPreliminary results of

GPS studies for the January 2001 Gujarat earthquakerdquo Survey Review 37 (292)

490-497

Kulkarni M N Radhakrishnan N y Rai D (2006) ldquoGlobal positioning system in

disaster monitoring of Koyna Dam western Maharashtrardquo Survey Review 38

(301) 629-636

Kuo L C Yu S B Hsu Y J Hou C S Lee Y H Tsai C S y Chen C S

(2002) ldquoImpact of a large earthquake on a GPS network the case of the 1999 Chi-

Chi Taiwan earthquakerdquo Survey Review 36 (284) 423-431

Laiacutenez Samper M D Romay Merino M M Mozo Garciacutea A Piacuteriz Nuntildeez R y

Tashi T (2011) ldquoMultisystem real time precise-point-positioningrdquo

httpmycoordinatesorgmultisystem-real-time-precise-point-positioningall1

Visitada 061013

Larson K M Poland M y Miklius A (2010) ldquoVolcano monitoring using GPS

Developing data analysis strategies based on the June 2007 Kīlauea Volcano intru-

sion and eruptionrdquo Journal of Geophysical Research VOL 115 B07406 10 PP

Le Pichon X Bonnin J y Pautot G (1970) ldquoThe Gibraltar end of the Azores-

Gibraltar Plate boundary an example of compressive tectonics (Abstract)rdquo Upper

Mantle Committee Symposium Flagstaff Arizona July 1970

Leick A (2004) ldquoGPS Satellite Surveyingrdquo Ed John Wiley amp Sons New Jersey

Liren H Yang F Wuxing D Qing M y Xin M (2003) ldquoActive tectonic

boundaries of the China mainland inferred from GPS observationsrdquo Chinese Jour-nal of Geophysics Vol46 No5 pp 874-882

Martiacuten Furones A (2011) ldquoSistema y marco de referencia terrestre Sistemas de

coordenadasrdquo Apuntes

httpwwwupvesunigeoindexdocenciaetsigctastronomiateoriaastronomiaT2p

df Visitado 110913

7 Bibliografiacutea

229

Martiacutenez Diacuteaz JJ (1998) ldquoNeotectoacutenica y tectoacutenica activa del Sector Centro-

Occidental de la Regioacuten de Murcia y Sur de Almeriacutea (Cordillera Beacutetica ndash Espantildea)rdquo

Universidad Complutense de Madrid Tesis doctoral

Martiacutenez-Diacuteaz J J ldquoSismotectoacutenica de la falla de Alhama de Murcia Implicacio-

nes sismogeneacuteticas del terremoto de Lorca de junio de 1977 (Mb42)rdquo Estudios

geoloacutegicos 55 (251-256)

Martiacutenez-Diacuteaz J J y Hernaacutendez Enrile J L ldquoReactivacioacuten de la falla de Alhama

de Murcia (sector de Lorca-Totana) Cinemaacutetica y campos de esfuerzos desde el

Messiniense hasta la actualidadrdquo Geogaceta 9 (38-42)

Martiacutenez-Diacuteaz JJ Masana E Hernaacutendez-Enrile JL y Santanach P (2003)

ldquoEffects of repeated paleoearthquakes on the Alhama de Murcia Fault (Betic Cor-

dillera Spain) on the Quaternary evolution of an alluvial fan systemrdquo Annals of Geophysics Vol 46 N 5 (775-791)

Martiacutenez Diacuteaz JJ Massana E y Ortuntildeo M (2012a) ldquoActive Tectonics of the

Alhama de Murcia fault Betic cordillera Spainrdquo Journal of Iberian Geology 38

(1) 2012 253-270

Martiacutenez Diacuteaz J J Aacutelvarez Goacutemez J A Garciacutea Mayordomo J Insua Areacutevalo J

M Martiacuten Gonzaacutelez F y Rodriacuteguez Peces M J (2012b) ldquoInterpretacioacuten tectoacutenica

de la fuente del terremoto de Lorca de 2011 (Mw 52) y sus efectos superficialesrdquo

Boletiacuten geoloacutegico y minero Vol 123 Nordm 4 441-458

Masana E Pallas R Perea H Ortuntildeo M Martiacutenez-Diacuteaz JJ Garciacutea-Melendez

E y Santanacha P (2005) ldquoLarge Holocenemorphogenic earthquakes along the

Albox fault Betic Cordillera Spainrdquo Journal of Geodynamics 40 (2005) 119ndash133

Massana E Martiacutenez-Diacuteaz JJ Hernaacutendez-Enrile JL y Santanach P (2004)

ldquoThe Alhama de Murcia fault (SE Spain) a seismogenic fault in a diffuse plate

boundary Seismotectonic implications for the Ibero-Magrebian regionrdquo Journal of

Geophysical Reseach B Solid Earth 109 (1-17)

McKenzie D P (1970) ldquoPlate tectonics of the Mediterranean regionrdquo Nature

226 239

McKenzie D P (1972) ldquoActive tectonics of the mediterranean regionrdquo Geophys-ical Journal of the Royal Astronomical Society 30 109-185

Meade B J Hager B H McClusky S C Reilinger R E Ergintav S Lenk

O Barka A y Ozener H (2002) ldquoEstimates of Seismic Potential in the Marmara

Sea Region from Block Models of Secular Deformation Constrained by Global

Positioning System Measurementsrdquo Bulletin of the Seismological Society of Ameri-ca 92 1 pp 208ndash215

7 Bibliografiacutea

230

Mendoza L Kehm A Koppert A Martiacuten Daacutevila J Gaacuterate J y Becker M

(2012) ldquoThe Lorca Earthquake observed by GPS a Test Case for GPS Seismolo-

gyrdquo Fiacutesica de la Tierra Vol 24 (2012) 129-150

Millaacuten Gamboa J M (2006) Geodesia y Topografiacutea JM Ediciones Caacutediz

Ministerio de Agricultura Alimentacioacuten y Medio Ambiente Sistema de informa-

cioacuten de recursos subterraacuteneos (Spanish) httpsigmagramaesrecursossub Visita-

da 05032013

Mogi K (1969) ldquoSome features of recent Seismic activity in and near Japan (2)

Activity before and after great earthquakesrdquo Bulletin of the Earthquake Research Institute University of Tokyo 47 395ndash417

Morales J Serrano I Jabaloy A Galindo-Zaldiacutevar J Zhao D Torcal F Vi-

dal F y Gonzaacutelez-Lodeiro F (1999) ldquoActive continental subduction beneath the

Betic Cordillera and the Alboran Seardquo Geology 27 735-738

NASA Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology

httpwwwjplnasagovnewsnewscfmrelease=2011-080 Visitada 090211

Navipedia httpwwwnavipedianetindexphpPrecise_Point_Positioning Visita-

da 050913

Normile D (2011) ldquoDevastating earthquake defied expectationsrdquo Science Vol

331 1375

Ortuntildeo M Masana E Garcia-Melendez E Martinez-Diaz J Stepancikova P

Cunha PP Sohbati R Canora C Buylaert J-P y Murray AS (2012) ldquoAn

exceptionally long paleoseismic record of a slow-moving fault The Alhama de

Murcia fault (Eastern Betic shear zone Spain)rdquo Geological Society of America Bul-

letin 124 910 1474

Oumlzyasar M y Oumlzluumldemir M T (2011) ldquoThe contribution of engineering surveys

by means of GPS to the determination of crustal movements in Istanbulrdquo Natural

Hazards and Earth system Sciences 11 1705-1713

Peacuterez J Monico J y Chaves J (2003) Velocity Field Estimation Using GPS

Precise Point Positioning The South American Plate Case Positioning Vol 1 No

5

Perez-Torrado F J Carracedo J C Rodriacuteguez-Gonzaacutelez A Soler V Troll V

R y Wiesmaier S (2012) ldquoLa erupcioacuten submarina de La Restinga en la isla de El

Hierro Canarias Octubre 2011-Marzo 2012rdquo Estudios Geoloacutegicos 68(1) enero-

junio 5-27

7 Bibliografiacutea

231

Pospiacutesil L Hefty J y Hipmanovaacute L (2012) ldquoRisk and geodynamically active

areas of the carpathian lithosphere on the base of geodetical and geophysical datardquo

Acta Geodaetica et Geophisica Hungarica Vol 47(3) pp 287ndash309

Promthong C (2006) ldquoDeformation of geodetic network in Thailand due to crustal

movementrdquo Royal Thai Survey Department Seventeenth United Nations Regional

Cartographic Conference for Asia and the Pacific Bangkok

Ramiacuterez M y Ortiz D (2003) ldquoEstimacioacuten de los paraacutemetros de transformacioacuten

entre los sistemas de referencia WGS84 y PSAD-56 para una zona de Calamardquo 124

p Universidad de Santiago de Chile

Rangin C Bader AG Pascal G Ecevitoglu B y Goumlruumlr N (2002) ldquoDeep struc-

ture of the Mid Black Sea High (offshore Turkey) imaged by multi-channel seismic

survey (BLACKSIS cruise)12rdquo Marine Geology 182 pp 265-278

Ray J Dong D y Altamimi Z (2004) ldquoIGS reference frame status and future

improvements dentro de Proceedings of IGS Celebrating a decade of the Interna-

tional GPS Service Berna 1-5 de marzo de 2004

Reicherter KR y Reiss S (2001) ldquoThe Carboneras Fault Zone (southeastern

Spain) revisited with Ground Penetrating Radar ndash Quaternary structural styles from

high-resolution imagesrdquo Netherlands Journal of Geosciences Geologie en

Mijnbouw 80 (3-4) 129-138

Rizos C Janssen V Roberts C y Grinter T (2012) ldquoPrecise Point Positioning

Is the Era of Differential GNSS Positioning Drawing to an Endrdquo FIG Working

Week 2012 Knowing to manage the territory protect the environment evaluate the

cultural heritage Rome Italy

Rodriacuteguez Estrella T Hernaacutendez Peacuterez F F y Navarro Hewaacutes F (1996) ldquoPosi-

ble relacioacuten de la tectoacutenica actual distensiva con el alargamiento de los piping en el

saladar de La Mata-Los Ventorrillos (Valle del Guadalentiacuten Murcia)rdquo Papeles de

Geografiacutea N 23-24 263-281

Rodriacuteguez Estrella T (2012) httpnuestra-

tierralaverdadesnaturalezageologia2730-la-sobreexplotacion-del-acuifero-del-

guadalentin-no-causo-el-terremoto Visitada 40612

Ruano P Galindo-Zaldiacutevar J y Jabaloy A (2004) ldquoRecent Tectonic Structures in

a Transect of the Central Betic Cordillerardquo Pageoph 161 541-563

Sagiya T (2004) ldquoA decade of GEONET 1994ndash2003 The continuous GPS obser-

vation in Japan and its impactrdquo Earth Planets Space 56 xxixndashxli

Sagiya T (2011) ldquoRebuilding seismologyrdquo Nature Vol 473 146-148

7 Bibliografiacutea

232

Sansograve Fernando A (2003) ldquoWindow on the Future of Geodesyrdquo International

Assotiation of Geodesy Symposia Volume 128 Springer

Santoyo M A y Luzoacuten F (2008) ldquoStress relations in three recent seismic series in

the Murcia Region southeastern SpainrdquoTectonophysics 457 (86-95)

Sanz de Galdeano C (1990) ldquoGeologic evolution of the Betic cordilleras in the

Western Mediterranean Miocene to presentrdquo Tectonophysics 172 107-109

Sanz de Galdeano C y Alfaro P (2004) ldquoTectonic significance of the present

relief of the Betic Cordillerardquo Geomorphology 63 178-190

Satirapod C 2007 ldquoDeformation of Thailand as detected by GPS Measurements

due to the december 26th 2004 megathrust Earthquakerdquo Survey Review 39 (304)

109-115

Schenk V Kadlečiacutek P Wegmuumlller U Schenkovaacute Z y Seidlovaacute Z (2009)

ldquoSurface deformation of Prague and Ostrava-Karvinaacute areas determined by PS and

Differential Interferometry Products 5th User Workshop 25th-26th March 2009

ESAESRIN Frascati Italy Final Programme amp Abstract Book 16ndash-17

httpwwwterrafirmaeucom

Seeber G (2003) ldquoSatellite Geodesyrdquo Ed Walter de Gruyter bull Berlin bull New York

Sevilla de Lerma Miguel J (2001) ldquoIntroduccioacuten histoacuterica a la Geodesiardquo Univer-

sidad Complutense de Madrid

Simons M Minson SE Sladen A Ortega F Jiang J Owen SE Meng L

Ampuero JP Wei S Chu R Helmberger DV Kanamori H Hetland E

Moore AW y Webb FH (2011) ldquoThe 2011 Magnitude 90 Tohoku-Oki

Earthquake Mosaicking the Megathrust from Seconds to Centuriesrdquo Science Vol

332 1421-1425

SISMIMUR (2011) httpwww112rmcomdgsceplanessismimursis_4_1html

Visitada 04112011

Spicak A y Vanek J (2011) ldquoThe MW 90 Tohoku Earthquake Japan March 11

2011rdquo Studia Geophysica et Geodaetica 55 389-395

Takahashi H (2011) ldquoStatic strain and stress changes in eastern Japan due to 2011

off the Pacific coast of Tohoku Earthquake as derived from GPS datardquo Earth Planets and Space 63(7) 741-744

Takuya Nishimura Hiroshi Munekane y Hiroshi Yarai (2011) ldquoThe 2011 off the

Pacific coast of Tohoku Earthquake and its aftershocks observed by GEONETrdquo

Earth Planets Space Vol 63 (No 7) pp 631-636

Tarbuck Edward J y Lutgens Frederick K (2005) ldquoCiencias de la Tierra una

introduccion a la Geologiacutea Fiacutesicardquo Ed Pearson Educacioacuten

7 Bibliografiacutea

233

Tilling RI y PW Lipman (1993) ldquoLessons in reducing volcano riskrdquo Nature

364 p 277-280

Tomaacutes R Herrera G Delgado J y Pentildea F (2009) ldquoSubsidencia del terrenordquo

Ensentildeanza de las Ciencias de la Tierra (173) 295-302 ISSN 1132-9157

Turgut U Kamil E y Ahmet A (2010) ldquoMonitoring Plate Tectonic and Subsid-

ence in Turkey by CORS-TR and InSARrdquo FIG Congress 2010

Turrioacuten Pelaacuteez F (2012) ldquoNuevas aportaciones al conocimiento hidrogeoloacutegico

del valle del Guadalentiacuten y su evolucioacuten en los uacuteltimos 30 antildeosrdquo

httpwwwfranciscoturrioncom201212el-acuifero-de-lorca-no-estahtml Visita-

da 16052012

United Nations Population Fund

httpwwwunfpaorgpublichomepublicationspid8726 Visitada 05062011

USGS (United States Geological Survey) (2011)

httpearthquakeusgsgovearthquakeseqarchiveslast_eventworldworld_spainph

p Visitada 03112011

USGS (United States Geological Survey) 2011 Science Features Categories Fea-

tured Natural Hazards

Vegas R (1985) ldquoTectoacutenica del aacuterea Iacutebero-Magrebiacute Mecanismo de los Terremo-

tos y Tectoacutenicardquo Ed Univ Complutense Madrid 197-215

Vigny C Huchon P Ruegg J Khanbari K y Asfaw L M (2006) ldquoConfirma-

tion of Arabia plate slow motion by new GPS data in Yemenrdquo Journal of Geophys-

ical Research VOL 111 B02402 doi1010292004JB003229

Wang F Shen ZK Wang YZ y Wang M (2011) ldquoInfluence of the March 11

2011 Mw 90 Tohoku-Oki earthquake on regional volcanic activitiesrdquo Chinese

Science Bulletin Vol 56 2077-2081

Wang K (2007) ldquoElastic and viscoelastic models of crustal deformation in sub-

duction earthquake cyclesrdquo Earth Science Series Columbia Univ press New York

USA 545ndash575

Westaway R (2003) ldquoKinematics of the Middle East and Eastern Mediterranean

Updatedldquo Turkish Journal of Earth Sciences Vol 12 pp 5-46

Wright T J N Houlieacute M Hildyard y T Iwabuchi (2012) ldquoReal-time reliable

magnitudes for large earthquakes from 1 Hz GPS precise point positioning The

2011 Tohoku-Oki (Japan) earthquakerdquo Geophysical Research Letters 39 pp 47-

63 L12302 doi1010292012GL051894

7 Bibliografiacutea

234

Yue H y T Lay (2011) ldquoInversion of high-rate (1 sps) GPS data for rupture pro-

cess of the 11 March 2011 Tohoku earthquake (Mw 91)rdquo Geophysical Research

Letters 38 pp 66-79 L00G09 doi1010292011GL048700

Zusheng Z First Crustal Deformation Monitoring Center China Seismological

Bureau Tianjin 300180 China

1

Vas hacia el camino y si no cuidas tus pasos no sabes hacia doacutende te arrastraraacuten

Bilbo Bolsoacuten

2

Agradecimientos

3

Agradecimientos





ra


4

Resumen

5

Resumen























revisioacuten





6

Resum

7

Resum



























8

Abstract

9

Abstract















vey review May 2013





ber 2013




In revision



10

Iacutendice

11

1 Iacutendice

Agradecimientos 3

Resumen 5

Resum 7

Abstract 9

1 Iacutendice 11




311 Concepto 17

312 Historia 17















Iacutendice

12













434 Resultados 164













Iacutendice

13










5 Conclusiones 219



Iacutendice

14


15





















sonas (Baxter 2000)



















16



3 Introduccioacuten

17

3 Introduccioacuten











cas

311 Concepto








312 Historia












2003)

3 Introduccioacuten

18



traba Babilonia

















sia






gas y rusas

3122 La edad media















Congreso EEUU

3 Introduccioacuten

19
































reas terrestres







3 Introduccioacuten

20












































3 Introduccioacuten

21







































3 Introduccioacuten

22












des Longitudesrdquo

























Internacional

3 Introduccioacuten

23














gravedad normal





gravedad de Potsdam



gravimeacutetricas










homogeacutenea







3 Introduccioacuten

24






































3 Introduccioacuten

25




























desarrollo









3 Introduccioacuten

26



los equipos GNSS















3211 Concepto


















3 Introduccioacuten

27










tura del disco













planetas interiores












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3 Introduccioacuten

28





Tierra












tantildeas




321221 Litosfera














friacutea

3 Introduccioacuten

29

321222 Astenosfera














mar




3 Introduccioacuten

30











como un soacutelido




























oceaacutenicas

3 Introduccioacuten

31
























3 Introduccioacuten

32











en la Figura 36


ITRF20081








3 Introduccioacuten

33



que poseen








vas son

















na en Nueva Zelanda





zados son




3 Introduccioacuten

34























3 Introduccioacuten

35












































3 Introduccioacuten

36





















placas individuales






















3 Introduccioacuten

37







Nueva Zelanda







to (ver Figura 311)




























3 Introduccioacuten

38














to








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ra 312)


3 Introduccioacuten

39
























diano de Greenwich










3 Introduccioacuten

40
















micos





entre otros





de



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3 Introduccioacuten

41


2003)









te Hipparcos



3 Introduccioacuten

42



ITRS)










nales asociadas



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3 Introduccioacuten

43





















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3 Introduccioacuten

44






























315 como








3 Introduccioacuten

45


ro




















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4 httpitrfensgignfr

3 Introduccioacuten

46











geoceacutentrico

3 Introduccioacuten

47























3 Introduccioacuten

48




Z

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RRD

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12

13

23

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1




0012

13

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1

0092 ITRFITRFITRFZ

Y

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RDR

RRD

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T

T

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Xs





X (t) = X0 + V0 (t-t0) + sum i Xi (t)

X (t) = X (t0) + (t - t0) VX

Y (t) = Y (t0) + (t - t0) VY

Z (t) = Z (t0) + (t - t0) VZ












3 Introduccioacuten

49





- Mareas terrestres


















3 Introduccioacuten

50








estudios realizados

















marco ITRF







te al ITRF2008

3 Introduccioacuten

51




















lites






3 Introduccioacuten

52




















3 Introduccioacuten

53

















geoide (N) nula









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2006)





3 Introduccioacuten

54















3 Introduccioacuten

55


pa



nales adoptasen







con el WGS84












3 Introduccioacuten

56









































3 Introduccioacuten

57







(ver Figura 321)


























astronoacutemicas



3 Introduccioacuten

58



mayor

a 6378137 m





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-2


ω 729311510-11

rds






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de centiacutemetro




3 Introduccioacuten

59





1984






Tabla 33






F aplanamiento

1298257223563


rads


3s

2





3 Introduccioacuten

60
















corteza terrestre








3 Introduccioacuten

61




figura 325

















3 Introduccioacuten

62



esta tesis















(

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)






(

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)



3 Introduccioacuten

63


(

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(( ) )

)



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( )

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3 Introduccioacuten

64














( )

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3 Introduccioacuten

65



(

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3 Introduccioacuten

66



En el instante t1

( )

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En el instante t2

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3 Introduccioacuten

67


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flotante


3 Introduccioacuten

68



3 Introduccioacuten

69



3 Introduccioacuten

70

































irregularidades






3 Introduccioacuten

71












precisiones














pondientes









para corregirlos





3 Introduccioacuten

72






























oceaacutenicas



define como




donde

3 Introduccioacuten

73






































3 Introduccioacuten

74







































3 Introduccioacuten

75




















posterior




SATMRK













simultaacuteneas



3 Introduccioacuten

76




radic ( )




































3 Introduccioacuten

77








































3 Introduccioacuten

78






Meacutetodo general
























O ~ N(OT0)



F(XC) = 0


3 Introduccioacuten

79






0)()(

dC

C

FdX

X

FOXFCXF Taprox

donde


X

F


C

F


x =dX

v = dC





E(v) = 0 v N(0 s2Q)


2 varianza muestral





priori





E(v) = 0 v N(0 s2Q)

3 Introduccioacuten

80














Ax+Bv-W = 0


seraacute

x= S-1

ATM

-1K

donde S = ATM

-1A y M = BP

-1B

T



3 Introduccioacuten

81











Red ligada













cuadrados




F(X) ndash C = 0




donde



3 Introduccioacuten

82










varianzas frasl


TPv



T Pv

( )

vTPA = 0

luego tambieacuten

ATPv = 0


Como

Ax-W=v


ATP(Ax-W)=0

ATPAx - ATPW = 0

WPAxAPA TT )(


Nx = ATPW




3 Introduccioacuten

83




( )





















nm

vPvT

2

0



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3 Introduccioacuten

84







sean (Xjo Yj

o Zj

o) y (Xi

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( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )

Por lo tanto

( )

( )

( )



Ax- W = v


x= (ATPA)-1ATw





maacutes habitual

3 Introduccioacuten

85


(PPP)



( )

Donde

pseudodistancia










jZ

j ) se


222 )()()()( i

j

i

j

i

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i ZZYYXXt


(XjY

jZ









3 Introduccioacuten

86


caacutelculo

j

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j

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|

| |

| |

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| |

|





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)

3 Introduccioacuten

87


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-1A

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|

| |

| |

|


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|

hellip

|

| |

| |

|

3 Introduccioacuten

88


(

)

(

)







(

) (

( )

)


( )



(

( )

) (

( )

)


( ) ( )





3 Introduccioacuten

89








j

i

j

iC

j

i



( )

( )

( )



|

| |

| |

|





i

c

i

i

c

i

c

i

dZZZi

dYYYi

dXiXXi


i

jj

ic

3 Introduccioacuten

90


(

)


(

)


signo contrario

(

)



x = (ATA)

-1A

TW












3 Introduccioacuten

91





Introduccioacuten





















llo incipiente













3 Introduccioacuten

92











preciso








Principios






al 2010)

( ) ( )

( ) ( )







(InsideGNSS 2006)

3 Introduccioacuten

93






















Sesgos y errores


















3 Introduccioacuten

94





















vector o de la base



tacioacuten base
















3 Introduccioacuten

95







formas de Internet

CSRS-PPP











frecuencia

GAPS de UNB







GrafNav de Waypoint












3 Introduccioacuten

96



Perspectivas


































3 Introduccioacuten

97




























3 Introduccioacuten

98

















sinteacutetica




















3 Introduccioacuten

99






















3 Introduccioacuten

100


sistemas GPS











tales








uacutetiles






3 Introduccioacuten

101
















vidor






















3 Introduccioacuten

102



bilidad

















325 Estado del arte
















3 Introduccioacuten

103






Perfil del programa




de la Tierra







Retos del programa





















3 Introduccioacuten

104



















europeeu














Caacuteucaso







de actuacioacuten

3 Introduccioacuten

105









































3 Introduccioacuten

106


























climaacutetico etc













3 Introduccioacuten

107















lucioacuten 4D













cioacuten








cizo galaico







3 Introduccioacuten

108




Balear occidental





















3 Introduccioacuten

109



















Argentina





3 Introduccioacuten

110




































3 Introduccioacuten

111













Manto
























3 Introduccioacuten

112




















3 Introduccioacuten

113









wwwscecorg






3 Introduccioacuten

114



tion (NSF)






Objetivos de la red























USGS)





3 Introduccioacuten

115



La superficie de la

Tierra cerca de las

fallas activas se

deforma antes du-


los terremotos Del

mismo modo la




como consecuencia

de las erupciones y


nica La deforma-


puede estudiar des-



movimiento relativo

de puntos de la



















3 Introduccioacuten

116









































3 Introduccioacuten

117










paiacutes





los datos de CMONOC







3 Introduccioacuten

118







neta







la Islandia







3 Introduccioacuten

119





landia















deformaciones













violentos






3 Introduccioacuten

120










Internet

















tanaka et al 2007)


cortical













3 Introduccioacuten

121










































3 Introduccioacuten

122










riacutea















3 Introduccioacuten

123














tud de 95 MW










componen












3 Introduccioacuten

124




- Comunicaciones







125



















126



de marzo de 2011






















karni et al 2004)















127






2011)

















et al 2006)


















128




Laboratory 2011)



corteza terrestre


















129
















413 Antecedentes
















(Avouac 2011)





130


2011)


























adelante












131





















132






































133










estaciones



4152 Marco temporal


temporal


134














al 2007)
























135







136








137













138












MIZU 1403616664 271

KSMV 3034331656 083

TSK2 3185424475 065

MTKA 3851859108 030

KGNI 3868428153 030

USUD 4305464129 028

STK2 5797006672 000

CCJ2 1246230605 000

KHAJ 1275402377 000

AIRA 1289163824 000

CHAN 1539536775 000

PETS 2049470607 000

SHAO 2082604379 000

BJFS 2278574053 000



139


tro

417 Conclusiones


















140














GNSS


GEONET



141








142

























(Gianniou 2010)





2011)






143


informacioacuten





422 Antecedentes











de 1579



144





























nas edificaciones












145






















146















147




















148
























149
















150











al 2004)




151


































Murcia)


152













ron para el estudio








153

4242 Marco temporal





























154











155



h = -2 E-06 t2 + 01896 t - 34859 Eq (1)











motivos






156



2011























karni et al 2001)














157










al 2002)














de terremotos
















158






2002)















159






































160


do 2002)





tes placas













161








- Placa Africana



- Placa Arabiga

o ISER (Erbil Iraq)

o



162


ISER 277338

ZECK 542987

TEHN 767209

ANKR 932560

NICO 975290

DRAG 107149

MOBJ 190419

PENC 219594

ARTU 226819

NOT1 250050

POL2 265419

ADIS 332070










163

Marco temporal





5 diacuteas








NOT1 PENC y MOBJ



cional (ITRF)





et al 2007)















164

434 Resultados



mm









165






to estudiado










166








167















168




(mmantildeo)

Vy

(mmantildeo)









169

435 Conclusiones















y Vy = 58 mm


















170



GNSS









1993)









171















2012)

























172











(Chang 2000)












173






milimeacutetricas































3500 y 4000 metros


174






















175

















fidedigno


176








443 Meacutetodos









(Larson et al 2010)





177

















HRIA (Lanzarote)




libres


178





01062011 152 1638 3

16062011 167 1640 4

01072011 182 1642 5

16072011 197 1644 6

01082011 213 1647 1

16082011 228 1649 2

01092011 244 1651 4

16092011 259 1653 5

01102011 274 1655 6

16102011 289 1658 0

01112011 305 1660 2

16112011 320 1662 3

01122011 335 1664 4

16122011 350 1666 5

31122011 365 1668 6



179







Marco temporal
























Organisation



Resultados




180





referencia FRON


181


referencia FRON


h

308240

308250

308260

308270

308280

308290

308300

308310



182







183










































184


















este propoacutesito







185


nicas GNSS










de esa subsidencia
















186







452 Antecedentes



























MUR 2011)







187
























tiacuten














188


















189

















190








191






















192











193







4532 GNSS























194

































195



CRVC MERISTE-

MUM Caravaca



LORC MERISTE-


MURC MERISTE-

MUM Murcia



CAAL RAP Calar Alto




HUOV RAP Huercal-

Overa









VIAR RAP Villanueva

Arzobispo















en la Figura 452


196








197














das fue de 141











pacial de Onsala



co de referencia







nadas UTM


198

4536 Resultados






estudiado


199


Lorca

















h = -1E-08 t2 + 01896 t + 3884 (1)

h = -2E-08 t2 + 00010 t + 3460 (2)


200












detecta subsidencia
























dientes



201



















1996)














202






































203























204






















205






































206







bispo Jaeacuten)








utilizadas




207



465 Marco temporal









al 2007)


























208


















209














MAZA 25 1741ordm MF

MULA 14 1924ordm NF












210









211



permanente HUOV


212


permanente HUOV





















213











214










215



permanente ALME


216


permanente ALME






















217



sia 2008)







nes de Lorca









5 Conclusiones

218

5 Conclusiones

219

5 Conclusiones







geodinaacutemicos





























220


221







o activas










sentido















del terreno




la poblacioacuten


222




























al 2013)














7 Bibliografiacutea

223

7 Bibliografiacutea





240)





28062011












24 Nos 1-4 pp 51-66






Valegravencia






7 Bibliografiacutea

224






240-47



031012



















Visitada 08-10-2013


importantesrdquo





7 Bibliografiacutea

225












Saudiacute










Chile



18-37




namics 36 239-250







7 Bibliografiacutea

226







330 pp 159-165 doi 1011791752270612Y0000000025



135






554 doi101130G319001







doi1010292011GL048405



Visitada 10102012



1 2013 pp 11-19 doi 104236pos201341003



4742-4757 doi103390s8084742 No 821393 1906




7 Bibliografiacutea

227



Japan









667ndash674

















P11







7 Bibliografiacutea

228






117 B02211 12 pp





490-497



(301) 629-636







Visitada 061013













df Visitado 110913

7 Bibliografiacutea

229















(1) 2012 253-270













226 239






7 Bibliografiacutea

230







da 05032013









da 050913


331 1375





letin 124 910 1474






5




junio 5-27

7 Bibliografiacutea

231



















Mijnbouw 80 (3-4) 129-138

















7 Bibliografiacutea

232











109-115













332 1421-1425


Visitada 04112011










7 Bibliografiacutea

233


364 p 277-280








da 16052012





p Visitada 03112011













USA 545ndash575






63 L12302 doi1010292012GL051894

7 Bibliografiacutea

234






2

Agradecimientos

3

Agradecimientos





ra


4

Resumen

5

Resumen























revisioacuten





6

Resum

7

Resum



























8

Abstract

9

Abstract















vey review May 2013





ber 2013




In revision



10

Iacutendice

11

1 Iacutendice

Agradecimientos 3

Resumen 5

Resum 7

Abstract 9

1 Iacutendice 11




311 Concepto 17

312 Historia 17















Iacutendice

12













434 Resultados 164













Iacutendice

13










5 Conclusiones 219



Iacutendice

14


15





















sonas (Baxter 2000)



















16



3 Introduccioacuten

17

3 Introduccioacuten











cas

311 Concepto








312 Historia












2003)

3 Introduccioacuten

18



traba Babilonia

















sia






gas y rusas

3122 La edad media















Congreso EEUU

3 Introduccioacuten

19
































reas terrestres







3 Introduccioacuten

20












































3 Introduccioacuten

21







































3 Introduccioacuten

22












des Longitudesrdquo

























Internacional

3 Introduccioacuten

23














gravedad normal





gravedad de Potsdam



gravimeacutetricas










homogeacutenea







3 Introduccioacuten

24






































3 Introduccioacuten

25




























desarrollo









3 Introduccioacuten

26



los equipos GNSS















3211 Concepto


















3 Introduccioacuten

27










tura del disco













planetas interiores












solar







3 Introduccioacuten

28





Tierra












tantildeas




321221 Litosfera














friacutea

3 Introduccioacuten

29

321222 Astenosfera














mar




3 Introduccioacuten

30











como un soacutelido




























oceaacutenicas

3 Introduccioacuten

31
























3 Introduccioacuten

32











en la Figura 36


ITRF20081








3 Introduccioacuten

33



que poseen








vas son

















na en Nueva Zelanda





zados son




3 Introduccioacuten

34























3 Introduccioacuten

35












































3 Introduccioacuten

36





















placas individuales






















3 Introduccioacuten

37







Nueva Zelanda







to (ver Figura 311)




























3 Introduccioacuten

38














to








al 2013)2












ra 312)


3 Introduccioacuten

39
























diano de Greenwich










3 Introduccioacuten

40
















micos





entre otros





de



IERS

3 Introduccioacuten

41


2003)









te Hipparcos



3 Introduccioacuten

42



ITRS)










nales asociadas



los oceacuteanos



rotacioacuten
























3 Introduccioacuten

43





















polos diferentes







tros












3 Introduccioacuten

44






























315 como








3 Introduccioacuten

45


ro




















(GMO)

4 httpitrfensgignfr

3 Introduccioacuten

46











geoceacutentrico

3 Introduccioacuten

47























3 Introduccioacuten

48




Z

Y

X

DRR

RDR

RRD

T

T

T

Z

Y

X

Zs

Ys

Xs

12

13

23

3

2

1




0012

13

23

3

2

1

0092 ITRFITRFITRFZ

Y

X

DRR

RDR

RRD

T

T

T

Z

Y

X

Zs

Ys

Xs





X (t) = X0 + V0 (t-t0) + sum i Xi (t)

X (t) = X (t0) + (t - t0) VX

Y (t) = Y (t0) + (t - t0) VY

Z (t) = Z (t0) + (t - t0) VZ












3 Introduccioacuten

49





- Mareas terrestres


















3 Introduccioacuten

50








estudios realizados

















marco ITRF







te al ITRF2008

3 Introduccioacuten

51




















lites






3 Introduccioacuten

52




















3 Introduccioacuten

53

















geoide (N) nula









posible









2006)





3 Introduccioacuten

54















3 Introduccioacuten

55


pa



nales adoptasen







con el WGS84












3 Introduccioacuten

56









































3 Introduccioacuten

57







(ver Figura 321)


























astronoacutemicas



3 Introduccioacuten

58



mayor

a 6378137 m





m3s

-2


ω 729311510-11

rds






biar


















de centiacutemetro




3 Introduccioacuten

59





1984






Tabla 33






F aplanamiento

1298257223563


rads


3s

2





3 Introduccioacuten

60
















corteza terrestre








3 Introduccioacuten

61




figura 325

















3 Introduccioacuten

62



esta tesis















(

) (

)






(

) (

(( ) )

)



3 Introduccioacuten

63


(

) (

(( ) )

)



( )

( ) [

( ) ( )

]

( ( ) ( ))


( )

( )








3 Introduccioacuten

64














( )

( )

( )

( )

3 Introduccioacuten

65



(

) (

) (

)

(

)










3 Introduccioacuten

66



En el instante t1

( )

( )

( ( ) ( )

) (

( )

( )

)

(

( )

( )

) (

( )

( )

)

En el instante t2

( )

( )

( ( ) ( )

) (

( )

( )

)

(

( )

( )

) (

( )

( )

)

3 Introduccioacuten

67


( ( )

( )

) ( ( )

( )

)

( ( )

( )

) (

( )

( )

)


( ( )

( )

) ( ( )

( )

)

( ( )

( )

) (

( )

( )

)










flotante


3 Introduccioacuten

68



3 Introduccioacuten

69



3 Introduccioacuten

70

































irregularidades






3 Introduccioacuten

71












precisiones














pondientes









para corregirlos





3 Introduccioacuten

72






























oceaacutenicas



define como




donde

3 Introduccioacuten

73






































3 Introduccioacuten

74







































3 Introduccioacuten

75




















posterior




SATMRK













simultaacuteneas



3 Introduccioacuten

76




radic ( )




































3 Introduccioacuten

77








































3 Introduccioacuten

78






Meacutetodo general
























O ~ N(OT0)



F(XC) = 0


3 Introduccioacuten

79






0)()(

dC

C

FdX

X

FOXFCXF Taprox

donde


X

F


C

F


x =dX

v = dC





E(v) = 0 v N(0 s2Q)


2 varianza muestral





priori





E(v) = 0 v N(0 s2Q)

3 Introduccioacuten

80














Ax+Bv-W = 0


seraacute

x= S-1

ATM

-1K

donde S = ATM

-1A y M = BP

-1B

T



3 Introduccioacuten

81











Red ligada













cuadrados




F(X) ndash C = 0




donde



3 Introduccioacuten

82










varianzas frasl


TPv



T Pv

( )

vTPA = 0

luego tambieacuten

ATPv = 0


Como

Ax-W=v


ATP(Ax-W)=0

ATPAx - ATPW = 0

WPAxAPA TT )(


Nx = ATPW




3 Introduccioacuten

83




( )





















nm

vPvT

2

0



resolver

3 Introduccioacuten

84







sean (Xjo Yj

o Zj

o) y (Xi

o Yi

o Zi


( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )

Por lo tanto

( )

( )

( )



Ax- W = v


x= (ATPA)-1ATw





maacutes habitual

3 Introduccioacuten

85


(PPP)



( )

Donde

pseudodistancia










jZ

j ) se


222 )()()()( i

j

i

j

i

jj

i ZZYYXXt


(XjY

jZ









3 Introduccioacuten

86


caacutelculo

j

i

j

iC

j

i


|

| |

| |

| ( )


|

| |

| |

|





( )







te



(

)

3 Introduccioacuten

87


)


(

)


)








-1A

TW




|

| |

| |

|


|

| |

| |

|

|

| |

| |

|

|

| |

| |

|

hellip

|

| |

| |

|

3 Introduccioacuten

88


(

)

(

)







(

) (

( )

)


( )



(

( )

) (

( )

)


( ) ( )





3 Introduccioacuten

89








j

i

j

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j

i



( )

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|

| |

| |

|





i

c

i

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c

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3 Introduccioacuten

90


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3 Introduccioacuten

91





Introduccioacuten





















llo incipiente













3 Introduccioacuten

92











preciso








Principios






al 2010)

( ) ( )

( ) ( )







(InsideGNSS 2006)

3 Introduccioacuten

93






















Sesgos y errores


















3 Introduccioacuten

94





















vector o de la base



tacioacuten base
















3 Introduccioacuten

95







formas de Internet

CSRS-PPP











frecuencia

GAPS de UNB







GrafNav de Waypoint












3 Introduccioacuten

96



Perspectivas


































3 Introduccioacuten

97




























3 Introduccioacuten

98

















sinteacutetica




















3 Introduccioacuten

99






















3 Introduccioacuten

100


sistemas GPS











tales








uacutetiles






3 Introduccioacuten

101
















vidor






















3 Introduccioacuten

102



bilidad

















325 Estado del arte
















3 Introduccioacuten

103






Perfil del programa




de la Tierra







Retos del programa





















3 Introduccioacuten

104



















europeeu














Caacuteucaso







de actuacioacuten

3 Introduccioacuten

105









































3 Introduccioacuten

106


























climaacutetico etc













3 Introduccioacuten

107















lucioacuten 4D













cioacuten








cizo galaico







3 Introduccioacuten

108




Balear occidental





















3 Introduccioacuten

109



















Argentina





3 Introduccioacuten

110




































3 Introduccioacuten

111













Manto
























3 Introduccioacuten

112




















3 Introduccioacuten

113









wwwscecorg






3 Introduccioacuten

114



tion (NSF)






Objetivos de la red























USGS)





3 Introduccioacuten

115



La superficie de la

Tierra cerca de las

fallas activas se

deforma antes du-


los terremotos Del

mismo modo la




como consecuencia

de las erupciones y


nica La deforma-


puede estudiar des-



movimiento relativo

de puntos de la



















3 Introduccioacuten

116









































3 Introduccioacuten

117










paiacutes





los datos de CMONOC







3 Introduccioacuten

118







neta







la Islandia







3 Introduccioacuten

119





landia















deformaciones













violentos






3 Introduccioacuten

120










Internet

















tanaka et al 2007)


cortical













3 Introduccioacuten

121










































3 Introduccioacuten

122










riacutea















3 Introduccioacuten

123














tud de 95 MW










componen












3 Introduccioacuten

124




- Comunicaciones







125



















126



de marzo de 2011






















karni et al 2004)















127






2011)

















et al 2006)


















128




Laboratory 2011)



corteza terrestre


















129
















413 Antecedentes
















(Avouac 2011)





130


2011)


























adelante












131





















132






































133










estaciones



4152 Marco temporal


temporal


134














al 2007)
























135







136








137













138












MIZU 1403616664 271

KSMV 3034331656 083

TSK2 3185424475 065

MTKA 3851859108 030

KGNI 3868428153 030

USUD 4305464129 028

STK2 5797006672 000

CCJ2 1246230605 000

KHAJ 1275402377 000

AIRA 1289163824 000

CHAN 1539536775 000

PETS 2049470607 000

SHAO 2082604379 000

BJFS 2278574053 000



139


tro

417 Conclusiones


















140














GNSS


GEONET



141








142

























(Gianniou 2010)





2011)






143


informacioacuten





422 Antecedentes











de 1579



144





























nas edificaciones












145






















146















147




















148
























149
















150











al 2004)




151


































Murcia)


152













ron para el estudio








153

4242 Marco temporal





























154











155



h = -2 E-06 t2 + 01896 t - 34859 Eq (1)











motivos






156



2011























karni et al 2001)














157










al 2002)














de terremotos
















158






2002)















159






































160


do 2002)





tes placas













161








- Placa Africana



- Placa Arabiga

o ISER (Erbil Iraq)

o



162


ISER 277338

ZECK 542987

TEHN 767209

ANKR 932560

NICO 975290

DRAG 107149

MOBJ 190419

PENC 219594

ARTU 226819

NOT1 250050

POL2 265419

ADIS 332070










163

Marco temporal





5 diacuteas








NOT1 PENC y MOBJ



cional (ITRF)





et al 2007)















164

434 Resultados



mm









165






to estudiado










166








167















168




(mmantildeo)

Vy

(mmantildeo)









169

435 Conclusiones















y Vy = 58 mm


















170



GNSS









1993)









171















2012)

























172











(Chang 2000)












173






milimeacutetricas































3500 y 4000 metros


174






















175

















fidedigno


176








443 Meacutetodos









(Larson et al 2010)





177

















HRIA (Lanzarote)




libres


178





01062011 152 1638 3

16062011 167 1640 4

01072011 182 1642 5

16072011 197 1644 6

01082011 213 1647 1

16082011 228 1649 2

01092011 244 1651 4

16092011 259 1653 5

01102011 274 1655 6

16102011 289 1658 0

01112011 305 1660 2

16112011 320 1662 3

01122011 335 1664 4

16122011 350 1666 5

31122011 365 1668 6



179







Marco temporal
























Organisation



Resultados




180





referencia FRON


181


referencia FRON


h

308240

308250

308260

308270

308280

308290

308300

308310



182







183










































184


















este propoacutesito







185


nicas GNSS










de esa subsidencia
















186







452 Antecedentes



























MUR 2011)







187
























tiacuten














188


















189

















190








191






















192











193







4532 GNSS























194

































195



CRVC MERISTE-

MUM Caravaca



LORC MERISTE-


MURC MERISTE-

MUM Murcia



CAAL RAP Calar Alto




HUOV RAP Huercal-

Overa









VIAR RAP Villanueva

Arzobispo















en la Figura 452


196








197














das fue de 141











pacial de Onsala



co de referencia







nadas UTM


198

4536 Resultados






estudiado


199


Lorca

















h = -1E-08 t2 + 01896 t + 3884 (1)

h = -2E-08 t2 + 00010 t + 3460 (2)


200












detecta subsidencia
























dientes



201



















1996)














202






































203























204






















205






































206







bispo Jaeacuten)








utilizadas




207



465 Marco temporal









al 2007)


























208


















209














MAZA 25 1741ordm MF

MULA 14 1924ordm NF












210









211



permanente HUOV


212


permanente HUOV





















213











214










215



permanente ALME


216


permanente ALME






















217



sia 2008)







nes de Lorca









5 Conclusiones

218

5 Conclusiones

219

5 Conclusiones







geodinaacutemicos





























220


221







o activas










sentido















del terreno




la poblacioacuten


222




























al 2013)














7 Bibliografiacutea

223

7 Bibliografiacutea





240)





28062011












24 Nos 1-4 pp 51-66






Valegravencia






7 Bibliografiacutea

224






240-47



031012



















Visitada 08-10-2013


importantesrdquo





7 Bibliografiacutea

225












Saudiacute










Chile



18-37




namics 36 239-250







7 Bibliografiacutea

226







330 pp 159-165 doi 1011791752270612Y0000000025



135






554 doi101130G319001







doi1010292011GL048405



Visitada 10102012



1 2013 pp 11-19 doi 104236pos201341003



4742-4757 doi103390s8084742 No 821393 1906




7 Bibliografiacutea

227



Japan









667ndash674

















P11







7 Bibliografiacutea

228






117 B02211 12 pp





490-497



(301) 629-636







Visitada 061013













df Visitado 110913

7 Bibliografiacutea

229















(1) 2012 253-270













226 239






7 Bibliografiacutea

230







da 05032013









da 050913


331 1375





letin 124 910 1474






5




junio 5-27

7 Bibliografiacutea

231



















Mijnbouw 80 (3-4) 129-138

















7 Bibliografiacutea

232











109-115













332 1421-1425


Visitada 04112011










7 Bibliografiacutea

233


364 p 277-280








da 16052012





p Visitada 03112011













USA 545ndash575






63 L12302 doi1010292012GL051894

7 Bibliografiacutea

234






Agradecimientos

3

Agradecimientos





ra


4

Resumen

5

Resumen























revisioacuten





6

Resum

7

Resum



























8

Abstract

9

Abstract















vey review May 2013





ber 2013




In revision



10

Iacutendice

11

1 Iacutendice

Agradecimientos 3

Resumen 5

Resum 7

Abstract 9

1 Iacutendice 11




311 Concepto 17

312 Historia 17















Iacutendice

12













434 Resultados 164













Iacutendice

13










5 Conclusiones 219



Iacutendice

14


15





















sonas (Baxter 2000)



















16



3 Introduccioacuten

17

3 Introduccioacuten











cas

311 Concepto








312 Historia












2003)

3 Introduccioacuten

18



traba Babilonia

















sia






gas y rusas

3122 La edad media















Congreso EEUU

3 Introduccioacuten

19
































reas terrestres







3 Introduccioacuten

20












































3 Introduccioacuten

21







































3 Introduccioacuten

22












des Longitudesrdquo

























Internacional

3 Introduccioacuten

23














gravedad normal





gravedad de Potsdam



gravimeacutetricas










homogeacutenea







3 Introduccioacuten

24






































3 Introduccioacuten

25




























desarrollo









3 Introduccioacuten

26



los equipos GNSS















3211 Concepto


















3 Introduccioacuten

27










tura del disco













planetas interiores












solar







3 Introduccioacuten

28





Tierra












tantildeas




321221 Litosfera














friacutea

3 Introduccioacuten

29

321222 Astenosfera














mar




3 Introduccioacuten

30











como un soacutelido




























oceaacutenicas

3 Introduccioacuten

31
























3 Introduccioacuten

32











en la Figura 36


ITRF20081








3 Introduccioacuten

33



que poseen








vas son

















na en Nueva Zelanda





zados son




3 Introduccioacuten

34























3 Introduccioacuten

35












































3 Introduccioacuten

36





















placas individuales






















3 Introduccioacuten

37







Nueva Zelanda







to (ver Figura 311)




























3 Introduccioacuten

38














to








al 2013)2












ra 312)


3 Introduccioacuten

39
























diano de Greenwich










3 Introduccioacuten

40
















micos





entre otros





de



IERS

3 Introduccioacuten

41


2003)









te Hipparcos



3 Introduccioacuten

42



ITRS)










nales asociadas



los oceacuteanos



rotacioacuten
























3 Introduccioacuten

43





















polos diferentes







tros












3 Introduccioacuten

44






























315 como








3 Introduccioacuten

45


ro




















(GMO)

4 httpitrfensgignfr

3 Introduccioacuten

46











geoceacutentrico

3 Introduccioacuten

47























3 Introduccioacuten

48




Z

Y

X

DRR

RDR

RRD

T

T

T

Z

Y

X

Zs

Ys

Xs

12

13

23

3

2

1




0012

13

23

3

2

1

0092 ITRFITRFITRFZ

Y

X

DRR

RDR

RRD

T

T

T

Z

Y

X

Zs

Ys

Xs





X (t) = X0 + V0 (t-t0) + sum i Xi (t)

X (t) = X (t0) + (t - t0) VX

Y (t) = Y (t0) + (t - t0) VY

Z (t) = Z (t0) + (t - t0) VZ












3 Introduccioacuten

49





- Mareas terrestres


















3 Introduccioacuten

50








estudios realizados

















marco ITRF







te al ITRF2008

3 Introduccioacuten

51




















lites






3 Introduccioacuten

52




















3 Introduccioacuten

53

















geoide (N) nula









posible









2006)





3 Introduccioacuten

54















3 Introduccioacuten

55


pa



nales adoptasen







con el WGS84












3 Introduccioacuten

56









































3 Introduccioacuten

57







(ver Figura 321)


























astronoacutemicas



3 Introduccioacuten

58



mayor

a 6378137 m





m3s

-2


ω 729311510-11

rds






biar


















de centiacutemetro




3 Introduccioacuten

59





1984






Tabla 33






F aplanamiento

1298257223563


rads


3s

2





3 Introduccioacuten

60
















corteza terrestre








3 Introduccioacuten

61




figura 325

















3 Introduccioacuten

62



esta tesis















(

) (

)






(

) (

(( ) )

)



3 Introduccioacuten

63


(

) (

(( ) )

)



( )

( ) [

( ) ( )

]

( ( ) ( ))


( )

( )








3 Introduccioacuten

64














( )

( )

( )

( )

3 Introduccioacuten

65



(

) (

) (

)

(

)










3 Introduccioacuten

66



En el instante t1

( )

( )

( ( ) ( )

) (

( )

( )

)

(

( )

( )

) (

( )

( )

)

En el instante t2

( )

( )

( ( ) ( )

) (

( )

( )

)

(

( )

( )

) (

( )

( )

)

3 Introduccioacuten

67


( ( )

( )

) ( ( )

( )

)

( ( )

( )

) (

( )

( )

)


( ( )

( )

) ( ( )

( )

)

( ( )

( )

) (

( )

( )

)










flotante


3 Introduccioacuten

68



3 Introduccioacuten

69



3 Introduccioacuten

70

































irregularidades






3 Introduccioacuten

71












precisiones














pondientes









para corregirlos





3 Introduccioacuten

72






























oceaacutenicas



define como




donde

3 Introduccioacuten

73






































3 Introduccioacuten

74







































3 Introduccioacuten

75




















posterior




SATMRK













simultaacuteneas



3 Introduccioacuten

76




radic ( )




































3 Introduccioacuten

77








































3 Introduccioacuten

78






Meacutetodo general
























O ~ N(OT0)



F(XC) = 0


3 Introduccioacuten

79






0)()(

dC

C

FdX

X

FOXFCXF Taprox

donde


X

F


C

F


x =dX

v = dC





E(v) = 0 v N(0 s2Q)


2 varianza muestral





priori





E(v) = 0 v N(0 s2Q)

3 Introduccioacuten

80














Ax+Bv-W = 0


seraacute

x= S-1

ATM

-1K

donde S = ATM

-1A y M = BP

-1B

T



3 Introduccioacuten

81











Red ligada













cuadrados




F(X) ndash C = 0




donde



3 Introduccioacuten

82










varianzas frasl


TPv



T Pv

( )

vTPA = 0

luego tambieacuten

ATPv = 0


Como

Ax-W=v


ATP(Ax-W)=0

ATPAx - ATPW = 0

WPAxAPA TT )(


Nx = ATPW




3 Introduccioacuten

83




( )





















nm

vPvT

2

0



resolver

3 Introduccioacuten

84







sean (Xjo Yj

o Zj

o) y (Xi

o Yi

o Zi


( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )

Por lo tanto

( )

( )

( )



Ax- W = v


x= (ATPA)-1ATw





maacutes habitual

3 Introduccioacuten

85


(PPP)



( )

Donde

pseudodistancia










jZ

j ) se


222 )()()()( i

j

i

j

i

jj

i ZZYYXXt


(XjY

jZ









3 Introduccioacuten

86


caacutelculo

j

i

j

iC

j

i


|

| |

| |

| ( )


|

| |

| |

|





( )







te



(

)

3 Introduccioacuten

87


)


(

)


)








-1A

TW




|

| |

| |

|


|

| |

| |

|

|

| |

| |

|

|

| |

| |

|

hellip

|

| |

| |

|

3 Introduccioacuten

88


(

)

(

)







(

) (

( )

)


( )



(

( )

) (

( )

)


( ) ( )





3 Introduccioacuten

89








j

i

j

iC

j

i



( )

( )

( )



|

| |

| |

|





i

c

i

i

c

i

c

i

dZZZi

dYYYi

dXiXXi


i

jj

ic

3 Introduccioacuten

90


(

)


(

)


signo contrario

(

)



x = (ATA)

-1A

TW












3 Introduccioacuten

91





Introduccioacuten





















llo incipiente













3 Introduccioacuten

92











preciso








Principios






al 2010)

( ) ( )

( ) ( )







(InsideGNSS 2006)

3 Introduccioacuten

93






















Sesgos y errores


















3 Introduccioacuten

94





















vector o de la base



tacioacuten base
















3 Introduccioacuten

95







formas de Internet

CSRS-PPP











frecuencia

GAPS de UNB







GrafNav de Waypoint












3 Introduccioacuten

96



Perspectivas


































3 Introduccioacuten

97




























3 Introduccioacuten

98

















sinteacutetica




















3 Introduccioacuten

99






















3 Introduccioacuten

100


sistemas GPS











tales








uacutetiles






3 Introduccioacuten

101
















vidor






















3 Introduccioacuten

102



bilidad

















325 Estado del arte
















3 Introduccioacuten

103






Perfil del programa




de la Tierra







Retos del programa





















3 Introduccioacuten

104



















europeeu














Caacuteucaso







de actuacioacuten

3 Introduccioacuten

105









































3 Introduccioacuten

106


























climaacutetico etc













3 Introduccioacuten

107















lucioacuten 4D













cioacuten








cizo galaico







3 Introduccioacuten

108




Balear occidental





















3 Introduccioacuten

109



















Argentina





3 Introduccioacuten

110




































3 Introduccioacuten

111













Manto
























3 Introduccioacuten

112




















3 Introduccioacuten

113









wwwscecorg






3 Introduccioacuten

114



tion (NSF)






Objetivos de la red























USGS)





3 Introduccioacuten

115



La superficie de la

Tierra cerca de las

fallas activas se

deforma antes du-


los terremotos Del

mismo modo la




como consecuencia

de las erupciones y


nica La deforma-


puede estudiar des-



movimiento relativo

de puntos de la



















3 Introduccioacuten

116









































3 Introduccioacuten

117










paiacutes





los datos de CMONOC







3 Introduccioacuten

118







neta







la Islandia







3 Introduccioacuten

119





landia















deformaciones













violentos






3 Introduccioacuten

120










Internet

















tanaka et al 2007)


cortical













3 Introduccioacuten

121










































3 Introduccioacuten

122










riacutea















3 Introduccioacuten

123














tud de 95 MW










componen












3 Introduccioacuten

124




- Comunicaciones







125



















126



de marzo de 2011






















karni et al 2004)















127






2011)

















et al 2006)


















128




Laboratory 2011)



corteza terrestre


















129
















413 Antecedentes
















(Avouac 2011)





130


2011)


























adelante












131





















132






































133










estaciones



4152 Marco temporal


temporal


134














al 2007)
























135







136








137













138












MIZU 1403616664 271

KSMV 3034331656 083

TSK2 3185424475 065

MTKA 3851859108 030

KGNI 3868428153 030

USUD 4305464129 028

STK2 5797006672 000

CCJ2 1246230605 000

KHAJ 1275402377 000

AIRA 1289163824 000

CHAN 1539536775 000

PETS 2049470607 000

SHAO 2082604379 000

BJFS 2278574053 000



139


tro

417 Conclusiones


















140














GNSS


GEONET



141








142

























(Gianniou 2010)





2011)






143


informacioacuten





422 Antecedentes











de 1579



144





























nas edificaciones












145






















146















147




















148
























149
















150











al 2004)




151


































Murcia)


152













ron para el estudio








153

4242 Marco temporal





























154











155



h = -2 E-06 t2 + 01896 t - 34859 Eq (1)











motivos






156



2011























karni et al 2001)














157










al 2002)














de terremotos
















158






2002)















159






































160


do 2002)





tes placas













161








- Placa Africana



- Placa Arabiga

o ISER (Erbil Iraq)

o



162


ISER 277338

ZECK 542987

TEHN 767209

ANKR 932560

NICO 975290

DRAG 107149

MOBJ 190419

PENC 219594

ARTU 226819

NOT1 250050

POL2 265419

ADIS 332070










163

Marco temporal





5 diacuteas








NOT1 PENC y MOBJ



cional (ITRF)





et al 2007)















164

434 Resultados



mm









165






to estudiado










166








167















168




(mmantildeo)

Vy

(mmantildeo)









169

435 Conclusiones















y Vy = 58 mm


















170



GNSS









1993)









171















2012)

























172











(Chang 2000)












173






milimeacutetricas































3500 y 4000 metros


174






















175

















fidedigno


176








443 Meacutetodos









(Larson et al 2010)





177

















HRIA (Lanzarote)




libres


178





01062011 152 1638 3

16062011 167 1640 4

01072011 182 1642 5

16072011 197 1644 6

01082011 213 1647 1

16082011 228 1649 2

01092011 244 1651 4

16092011 259 1653 5

01102011 274 1655 6

16102011 289 1658 0

01112011 305 1660 2

16112011 320 1662 3

01122011 335 1664 4

16122011 350 1666 5

31122011 365 1668 6



179







Marco temporal
























Organisation



Resultados




180





referencia FRON


181


referencia FRON


h

308240

308250

308260

308270

308280

308290

308300

308310



182







183










































184


















este propoacutesito







185


nicas GNSS










de esa subsidencia
















186







452 Antecedentes



























MUR 2011)







187
























tiacuten














188


















189

















190








191






















192











193







4532 GNSS























194

































195



CRVC MERISTE-

MUM Caravaca



LORC MERISTE-


MURC MERISTE-

MUM Murcia



CAAL RAP Calar Alto




HUOV RAP Huercal-

Overa









VIAR RAP Villanueva

Arzobispo















en la Figura 452


196








197














das fue de 141











pacial de Onsala



co de referencia







nadas UTM


198

4536 Resultados






estudiado


199


Lorca

















h = -1E-08 t2 + 01896 t + 3884 (1)

h = -2E-08 t2 + 00010 t + 3460 (2)


200












detecta subsidencia
























dientes



201



















1996)














202






































203























204






















205






































206







bispo Jaeacuten)








utilizadas




207



465 Marco temporal









al 2007)


























208


















209














MAZA 25 1741ordm MF

MULA 14 1924ordm NF












210









211



permanente HUOV


212


permanente HUOV





















213











214










215



permanente ALME


216


permanente ALME






















217



sia 2008)







nes de Lorca









5 Conclusiones

218

5 Conclusiones

219

5 Conclusiones







geodinaacutemicos





























220


221







o activas










sentido















del terreno




la poblacioacuten


222




























al 2013)














7 Bibliografiacutea

223

7 Bibliografiacutea





240)





28062011












24 Nos 1-4 pp 51-66






Valegravencia






7 Bibliografiacutea

224






240-47



031012



















Visitada 08-10-2013


importantesrdquo





7 Bibliografiacutea

225












Saudiacute










Chile



18-37




namics 36 239-250







7 Bibliografiacutea

226







330 pp 159-165 doi 1011791752270612Y0000000025



135






554 doi101130G319001







doi1010292011GL048405



Visitada 10102012



1 2013 pp 11-19 doi 104236pos201341003



4742-4757 doi103390s8084742 No 821393 1906




7 Bibliografiacutea

227



Japan









667ndash674

















P11







7 Bibliografiacutea

228






117 B02211 12 pp





490-497



(301) 629-636







Visitada 061013













df Visitado 110913

7 Bibliografiacutea

229















(1) 2012 253-270













226 239






7 Bibliografiacutea

230







da 05032013









da 050913


331 1375





letin 124 910 1474






5




junio 5-27

7 Bibliografiacutea

231



















Mijnbouw 80 (3-4) 129-138

















7 Bibliografiacutea

232











109-115













332 1421-1425


Visitada 04112011










7 Bibliografiacutea

233


364 p 277-280








da 16052012





p Visitada 03112011













USA 545ndash575






63 L12302 doi1010292012GL051894

7 Bibliografiacutea

234






4

Resumen

5

Resumen























revisioacuten





6

Resum

7

Resum



























8

Abstract

9

Abstract















vey review May 2013





ber 2013




In revision



10

Iacutendice

11

1 Iacutendice

Agradecimientos 3

Resumen 5

Resum 7

Abstract 9

1 Iacutendice 11




311 Concepto 17

312 Historia 17















Iacutendice

12













434 Resultados 164













Iacutendice

13










5 Conclusiones 219



Iacutendice

14


15





















sonas (Baxter 2000)



















16



3 Introduccioacuten

17

3 Introduccioacuten











cas

311 Concepto








312 Historia












2003)

3 Introduccioacuten

18



traba Babilonia

















sia






gas y rusas

3122 La edad media















Congreso EEUU

3 Introduccioacuten

19
































reas terrestres







3 Introduccioacuten

20












































3 Introduccioacuten

21







































3 Introduccioacuten

22












des Longitudesrdquo

























Internacional

3 Introduccioacuten

23














gravedad normal





gravedad de Potsdam



gravimeacutetricas










homogeacutenea







3 Introduccioacuten

24






































3 Introduccioacuten

25




























desarrollo









3 Introduccioacuten

26



los equipos GNSS















3211 Concepto


















3 Introduccioacuten

27










tura del disco













planetas interiores












solar







3 Introduccioacuten

28





Tierra












tantildeas




321221 Litosfera














friacutea

3 Introduccioacuten

29

321222 Astenosfera














mar




3 Introduccioacuten

30











como un soacutelido




























oceaacutenicas

3 Introduccioacuten

31
























3 Introduccioacuten

32











en la Figura 36


ITRF20081








3 Introduccioacuten

33



que poseen








vas son

















na en Nueva Zelanda





zados son




3 Introduccioacuten

34























3 Introduccioacuten

35












































3 Introduccioacuten

36





















placas individuales






















3 Introduccioacuten

37







Nueva Zelanda







to (ver Figura 311)




























3 Introduccioacuten

38














to








al 2013)2












ra 312)


3 Introduccioacuten

39
























diano de Greenwich










3 Introduccioacuten

40
















micos





entre otros





de



IERS

3 Introduccioacuten

41


2003)









te Hipparcos



3 Introduccioacuten

42



ITRS)










nales asociadas



los oceacuteanos



rotacioacuten
























3 Introduccioacuten

43





















polos diferentes







tros












3 Introduccioacuten

44






























315 como








3 Introduccioacuten

45


ro




















(GMO)

4 httpitrfensgignfr

3 Introduccioacuten

46











geoceacutentrico

3 Introduccioacuten

47























3 Introduccioacuten

48




Z

Y

X

DRR

RDR

RRD

T

T

T

Z

Y

X

Zs

Ys

Xs

12

13

23

3

2

1




0012

13

23

3

2

1

0092 ITRFITRFITRFZ

Y

X

DRR

RDR

RRD

T

T

T

Z

Y

X

Zs

Ys

Xs





X (t) = X0 + V0 (t-t0) + sum i Xi (t)

X (t) = X (t0) + (t - t0) VX

Y (t) = Y (t0) + (t - t0) VY

Z (t) = Z (t0) + (t - t0) VZ












3 Introduccioacuten

49





- Mareas terrestres


















3 Introduccioacuten

50








estudios realizados

















marco ITRF







te al ITRF2008

3 Introduccioacuten

51




















lites






3 Introduccioacuten

52




















3 Introduccioacuten

53

















geoide (N) nula









posible









2006)





3 Introduccioacuten

54















3 Introduccioacuten

55


pa



nales adoptasen







con el WGS84












3 Introduccioacuten

56









































3 Introduccioacuten

57







(ver Figura 321)


























astronoacutemicas



3 Introduccioacuten

58



mayor

a 6378137 m





m3s

-2


ω 729311510-11

rds






biar


















de centiacutemetro




3 Introduccioacuten

59





1984






Tabla 33






F aplanamiento

1298257223563


rads


3s

2





3 Introduccioacuten

60
















corteza terrestre








3 Introduccioacuten

61




figura 325

















3 Introduccioacuten

62



esta tesis















(

) (

)






(

) (

(( ) )

)



3 Introduccioacuten

63


(

) (

(( ) )

)



( )

( ) [

( ) ( )

]

( ( ) ( ))


( )

( )








3 Introduccioacuten

64














( )

( )

( )

( )

3 Introduccioacuten

65



(

) (

) (

)

(

)










3 Introduccioacuten

66



En el instante t1

( )

( )

( ( ) ( )

) (

( )

( )

)

(

( )

( )

) (

( )

( )

)

En el instante t2

( )

( )

( ( ) ( )

) (

( )

( )

)

(

( )

( )

) (

( )

( )

)

3 Introduccioacuten

67


( ( )

( )

) ( ( )

( )

)

( ( )

( )

) (

( )

( )

)


( ( )

( )

) ( ( )

( )

)

( ( )

( )

) (

( )

( )

)










flotante


3 Introduccioacuten

68



3 Introduccioacuten

69



3 Introduccioacuten

70

































irregularidades






3 Introduccioacuten

71












precisiones














pondientes









para corregirlos





3 Introduccioacuten

72






























oceaacutenicas



define como




donde

3 Introduccioacuten

73






































3 Introduccioacuten

74







































3 Introduccioacuten

75




















posterior




SATMRK













simultaacuteneas



3 Introduccioacuten

76




radic ( )




































3 Introduccioacuten

77








































3 Introduccioacuten

78






Meacutetodo general
























O ~ N(OT0)



F(XC) = 0


3 Introduccioacuten

79






0)()(

dC

C

FdX

X

FOXFCXF Taprox

donde


X

F


C

F


x =dX

v = dC





E(v) = 0 v N(0 s2Q)


2 varianza muestral





priori





E(v) = 0 v N(0 s2Q)

3 Introduccioacuten

80














Ax+Bv-W = 0


seraacute

x= S-1

ATM

-1K

donde S = ATM

-1A y M = BP

-1B

T



3 Introduccioacuten

81











Red ligada













cuadrados




F(X) ndash C = 0




donde



3 Introduccioacuten

82










varianzas frasl


TPv



T Pv

( )

vTPA = 0

luego tambieacuten

ATPv = 0


Como

Ax-W=v


ATP(Ax-W)=0

ATPAx - ATPW = 0

WPAxAPA TT )(


Nx = ATPW




3 Introduccioacuten

83




( )





















nm

vPvT

2

0



resolver

3 Introduccioacuten

84







sean (Xjo Yj

o Zj

o) y (Xi

o Yi

o Zi


( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )

Por lo tanto

( )

( )

( )



Ax- W = v


x= (ATPA)-1ATw





maacutes habitual

3 Introduccioacuten

85


(PPP)



( )

Donde

pseudodistancia










jZ

j ) se


222 )()()()( i

j

i

j

i

jj

i ZZYYXXt


(XjY

jZ









3 Introduccioacuten

86


caacutelculo

j

i

j

iC

j

i


|

| |

| |

| ( )


|

| |

| |

|





( )







te



(

)

3 Introduccioacuten

87


)


(

)


)








-1A

TW




|

| |

| |

|


|

| |

| |

|

|

| |

| |

|

|

| |

| |

|

hellip

|

| |

| |

|

3 Introduccioacuten

88


(

)

(

)







(

) (

( )

)


( )



(

( )

) (

( )

)


( ) ( )





3 Introduccioacuten

89








j

i

j

iC

j

i



( )

( )

( )



|

| |

| |

|





i

c

i

i

c

i

c

i

dZZZi

dYYYi

dXiXXi


i

jj

ic

3 Introduccioacuten

90


(

)


(

)


signo contrario

(

)



x = (ATA)

-1A

TW












3 Introduccioacuten

91





Introduccioacuten





















llo incipiente













3 Introduccioacuten

92











preciso








Principios






al 2010)

( ) ( )

( ) ( )







(InsideGNSS 2006)

3 Introduccioacuten

93






















Sesgos y errores


















3 Introduccioacuten

94





















vector o de la base



tacioacuten base
















3 Introduccioacuten

95







formas de Internet

CSRS-PPP











frecuencia

GAPS de UNB







GrafNav de Waypoint












3 Introduccioacuten

96



Perspectivas


































3 Introduccioacuten

97




























3 Introduccioacuten

98

















sinteacutetica




















3 Introduccioacuten

99






















3 Introduccioacuten

100


sistemas GPS











tales








uacutetiles






3 Introduccioacuten

101
















vidor






















3 Introduccioacuten

102



bilidad

















325 Estado del arte
















3 Introduccioacuten

103






Perfil del programa




de la Tierra







Retos del programa





















3 Introduccioacuten

104



















europeeu














Caacuteucaso







de actuacioacuten

3 Introduccioacuten

105









































3 Introduccioacuten

106


























climaacutetico etc













3 Introduccioacuten

107















lucioacuten 4D













cioacuten








cizo galaico







3 Introduccioacuten

108




Balear occidental





















3 Introduccioacuten

109



















Argentina





3 Introduccioacuten

110




































3 Introduccioacuten

111













Manto
























3 Introduccioacuten

112




















3 Introduccioacuten

113









wwwscecorg






3 Introduccioacuten

114



tion (NSF)






Objetivos de la red























USGS)





3 Introduccioacuten

115



La superficie de la

Tierra cerca de las

fallas activas se

deforma antes du-


los terremotos Del

mismo modo la




como consecuencia

de las erupciones y


nica La deforma-


puede estudiar des-



movimiento relativo

de puntos de la



















3 Introduccioacuten

116









































3 Introduccioacuten

117










paiacutes





los datos de CMONOC







3 Introduccioacuten

118







neta







la Islandia







3 Introduccioacuten

119





landia















deformaciones













violentos






3 Introduccioacuten

120










Internet

















tanaka et al 2007)


cortical













3 Introduccioacuten

121










































3 Introduccioacuten

122










riacutea















3 Introduccioacuten

123














tud de 95 MW










componen












3 Introduccioacuten

124




- Comunicaciones







125



















126



de marzo de 2011






















karni et al 2004)















127






2011)

















et al 2006)


















128




Laboratory 2011)



corteza terrestre


















129
















413 Antecedentes
















(Avouac 2011)





130


2011)


























adelante












131





















132






































133










estaciones



4152 Marco temporal


temporal


134














al 2007)
























135







136








137













138












MIZU 1403616664 271

KSMV 3034331656 083

TSK2 3185424475 065

MTKA 3851859108 030

KGNI 3868428153 030

USUD 4305464129 028

STK2 5797006672 000

CCJ2 1246230605 000

KHAJ 1275402377 000

AIRA 1289163824 000

CHAN 1539536775 000

PETS 2049470607 000

SHAO 2082604379 000

BJFS 2278574053 000



139


tro

417 Conclusiones


















140














GNSS


GEONET



141








142

























(Gianniou 2010)





2011)






143


informacioacuten





422 Antecedentes











de 1579



144





























nas edificaciones












145






















146















147




















148
























149
















150











al 2004)




151


































Murcia)


152













ron para el estudio








153

4242 Marco temporal





























154











155



h = -2 E-06 t2 + 01896 t - 34859 Eq (1)











motivos






156



2011























karni et al 2001)














157










al 2002)














de terremotos
















158






2002)















159






































160


do 2002)





tes placas













161








- Placa Africana



- Placa Arabiga

o ISER (Erbil Iraq)

o



162


ISER 277338

ZECK 542987

TEHN 767209

ANKR 932560

NICO 975290

DRAG 107149

MOBJ 190419

PENC 219594

ARTU 226819

NOT1 250050

POL2 265419

ADIS 332070










163

Marco temporal





5 diacuteas








NOT1 PENC y MOBJ



cional (ITRF)





et al 2007)















164

434 Resultados



mm









165






to estudiado










166








167















168




(mmantildeo)

Vy

(mmantildeo)









169

435 Conclusiones















y Vy = 58 mm


















170



GNSS









1993)









171















2012)

























172











(Chang 2000)












173






milimeacutetricas































3500 y 4000 metros


174






















175

















fidedigno


176








443 Meacutetodos









(Larson et al 2010)





177

















HRIA (Lanzarote)




libres


178





01062011 152 1638 3

16062011 167 1640 4

01072011 182 1642 5

16072011 197 1644 6

01082011 213 1647 1

16082011 228 1649 2

01092011 244 1651 4

16092011 259 1653 5

01102011 274 1655 6

16102011 289 1658 0

01112011 305 1660 2

16112011 320 1662 3

01122011 335 1664 4

16122011 350 1666 5

31122011 365 1668 6



179







Marco temporal
























Organisation



Resultados




180





referencia FRON


181


referencia FRON


h

308240

308250

308260

308270

308280

308290

308300

308310



182







183










































184


















este propoacutesito







185


nicas GNSS










de esa subsidencia
















186







452 Antecedentes



























MUR 2011)







187
























tiacuten














188


















189

















190








191






















192











193







4532 GNSS























194

































195



CRVC MERISTE-

MUM Caravaca



LORC MERISTE-


MURC MERISTE-

MUM Murcia



CAAL RAP Calar Alto




HUOV RAP Huercal-

Overa









VIAR RAP Villanueva

Arzobispo















en la Figura 452


196








197














das fue de 141











pacial de Onsala



co de referencia







nadas UTM


198

4536 Resultados






estudiado


199


Lorca

















h = -1E-08 t2 + 01896 t + 3884 (1)

h = -2E-08 t2 + 00010 t + 3460 (2)


200












detecta subsidencia
























dientes



201



















1996)














202






































203























204






















205






































206







bispo Jaeacuten)








utilizadas




207



465 Marco temporal









al 2007)


























208


















209














MAZA 25 1741ordm MF

MULA 14 1924ordm NF












210









211



permanente HUOV


212


permanente HUOV





















213











214










215



permanente ALME


216


permanente ALME






















217



sia 2008)







nes de Lorca









5 Conclusiones

218

5 Conclusiones

219

5 Conclusiones







geodinaacutemicos





























220


221







o activas










sentido















del terreno




la poblacioacuten


222




























al 2013)














7 Bibliografiacutea

223

7 Bibliografiacutea





240)





28062011












24 Nos 1-4 pp 51-66






Valegravencia






7 Bibliografiacutea

224






240-47



031012



















Visitada 08-10-2013


importantesrdquo





7 Bibliografiacutea

225












Saudiacute










Chile



18-37




namics 36 239-250







7 Bibliografiacutea

226







330 pp 159-165 doi 1011791752270612Y0000000025



135






554 doi101130G319001







doi1010292011GL048405



Visitada 10102012



1 2013 pp 11-19 doi 104236pos201341003



4742-4757 doi103390s8084742 No 821393 1906




7 Bibliografiacutea

227



Japan









667ndash674

















P11







7 Bibliografiacutea

228






117 B02211 12 pp





490-497



(301) 629-636







Visitada 061013













df Visitado 110913

7 Bibliografiacutea

229















(1) 2012 253-270













226 239






7 Bibliografiacutea

230







da 05032013









da 050913


331 1375





letin 124 910 1474






5




junio 5-27

7 Bibliografiacutea

231



















Mijnbouw 80 (3-4) 129-138

















7 Bibliografiacutea

232











109-115













332 1421-1425


Visitada 04112011










7 Bibliografiacutea

233


364 p 277-280








da 16052012





p Visitada 03112011













USA 545ndash575






63 L12302 doi1010292012GL051894

7 Bibliografiacutea

234






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