16AGf1 Historia de la geodesia - Denisse

La teoría aristotélica sostiene: 1) La Tierra es esférica porque tal es la forma aparente de los demás astros, tal es también la forma que toma un cuerpo, como una gota de agua, sometido a la sola presencia de sus partes y tal es la forma que nos revela la sombra terrestre en los eclipses de Luna.
2) Las dimensiones de la Tierra no deben ser desmesuradas puesto que con el cambio de lugar varían el aspecto y número de las estrellas visibles.
3) La Tierra no debe moverse en el espacio, ya que su movilidad hipotética no se refleja en la posición constante de los demás astros, la altura de un astro variaba de igual forma a la misma hora en cualquier parte de la Tierra.
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Supone la Tierra esférica y refiere sus medidas al meridiano y al paralelo de Rodas introduciendo así las coordenadas esféricas.
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Eliminó todas las esferas y estableció el sistema heliocéntrico.
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Da un gran impulso a las matemáticas y evalúa la circunferencia terrestre.
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Fue el primero en determinar 240 años a.C. el radio terrestre. Midió la longitud del meridiano entre Siena (actual Asuan) y Alejandría, obteniendo un valor de unos 39000 Km. para la longitud de la circunferencia terrestre (unos 6207 Km. de radio). Eratóstenes se dio cuenta de que en el solsticio de verano, el Sol iluminaba en Siena los pozos hasta el fondo, por lo que en ese momento se encontraba en el cenit en su culminación. En ese mismo instante midió la altura del Sol en Alejandría, que suponía estaba en el mismo meridiano que Siena. La distancia cenital determinada no era otra cosa que el ángulo que en el centro de la Tierra esférica sustendía el arco de meridiano Siena-Alejandría.
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Pensaba que la Tierra es esférica y que está inmóvil en el centro del mundo,
inventa la trigonometría, descubre la precesión de los equinoccios, conoce
el valor de la inclinación de la eclíptica y determina la duración del año trópico, entre otros trabajos astronómicos.
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Midió el arco entre Rodas y Alejandría, sustituyendo el Sol por la estrella
Canopus, pero obtuvo un valor de unos 29000 km para la circunferencia
(unos 4615 km de radio).
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Mandó hacer un levantamiento cartográfico del Imperio Romano, son de destacar los geógrafos Estrabón (55 a.C. – 25 d.C.) y Plinio el Viejo (23-79 d.C.) que observa las mareas en Cádiz y que murió observando la erupción del Vesubio en el año 79 d.C.
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Admitió el valor del radio terrestre de Posidonio y además lo trasmitió a su posteridad. Ideó el sistema planetario geocéntrico basado en sus observaciones desde el templo de Serapis. Construyó un mapa del mundo
y las posiciones terrestres las representaba por la latitud y longitud, la autoridad de Tolomeo traspasó su época.
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Midió el arco de meridiano.
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Las aportaciones árabes a la Geodesia son muy reducidas, aunque merecen
destacarse las expediciones organizadas en las llanuras de Palmira y Zinjar,
cerca de Bagdad y Al Raqqah por el califa Al-Mamún para determinar la longitud del grado.
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Publicó un mapa del mundo conocido y determinó el radio de la Tierra, además de introducir en las matemáticas los numerales hindúes 1,2,... y de cuyo nombre se tomó la palabra algoritmo tantas veces usada después.
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Hacia el año 900 publica un tratado de geografía dando las posiciones de las principales ciudades; sirviéndose de la trigonometría publica tablas astronómicas de uso común.
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Escribe un tratado de óptica.
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Creador de la óptica, estudia la refracción, gran problema de las observaciones, trata la astronomía y la geografía y considera las mareas terrestres como el resultado de la atracción lunar.
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El viaje de 1271 a 1295 el que sirvió a Toscanelli (1397-1482) para la confección de un mapa que quizá influyó en la decisión de Cristóbal Colón (1492) de cruzar el Atlántico navegando hacia el oeste.
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Obtuvo los primeros mapas de la costa oeste de América del norte y dio nombre al continente.
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Sugirió ideas sobre la isostasia y las mareas terrestres.
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En su obra "De Revolutionibus Orbium Coelestium" de 1543 da la teoría
heliocéntrica del sistema solar, que vino a revolucionar el pensamiento de la
época anclado en las ideas aristotélicas; se entablaron duras polémicas y se
logró indirectamente que la atención de los astrónomos y geodestas se dirigiese por este camino.
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Más conocido como Mercator, satisfacía con sus mapas las necesidades de la navegación.
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Midió la distancia entre París y Amiens con un cuadrante y contando las vueltas que daban las ruedas de su carruaje.
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Intuye la gravedad.
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En España aparece, en 1615, un mapa de Aragón realizado por Juan Bautista de Labaña en el que se utilizan las triangulaciones para los levantamientos.
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Aplica el anteojo a las observaciones astronómicas y enuncia las primeras leyes de la mecánica con los importantes conceptos de velocidad y aceleración, también establece las leyes de la caída de los graves.
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Enunció sus dos primeras leyes sobre el movimiento de los planetas. También Kepler propuso un método para determinar el radio terrestre, consistía en medir la distancia entre dos puntos alejados sobre la superficie de la Tierra y los ángulos formados por la recta que los une con las verticales en ambos extremos.
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Realizó la primera triangulación precisa y estudió la refracción; midió un arco entre Bergen op Zoom y Alkmaar con una base cerca de Leyden. Este método, cuyos principios fueron dados por Gemma Frisius en 1533, perduró hasta el siglo XX con las mejoras aportadas por los instrumentos de observación y medios de cálculo.
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Inventa los logaritmos, estos no eran ni decimales ni neperianos.
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En Italia usaron por primera vez ángulos cenitales recíprocos en 1645, aunque tuvieron problemas con la refracción atmosférica.
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Mejora los procedimientos de observación al aplicar a los instrumentos goniométricos un anteojo provisto de retículo formado por dos hilos en cruz. Midiendo por triangulación el arco de París entre Malvoisine (al sur de París) y Sourdon (al sur de Amiens) determinó el radio terrestre y su resultado (6275 Km. de radio).
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Director del observatorio de París, observa que el planeta Júpiter aparece aplanado y dice que la Tierra también debe serlo, pero no dice cómo. En 1693 se comienza la prolongación del arco de Picard por el norte hasta Dunkerque y por el sur hasta Colliure.
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Utilizó el primer reloj de péndulo preciso,Interpretó estas variaciones diciendo que la gravedad aumenta del ecuador a los polos porque la Tierra es aplanada. Esto se verifica para el elipsoide de Newton.
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La refracción es estudiada por los matemáticos Fermat y Descartes quien en 1637 publica las leyes por las que se rige.
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La aplicación de la Ley de Newton a la teoría de figuras de equilibrio permitió concluir que la Tierra no era una esfera sino que debía ser un elipsoide de revolución achatado por los polos del eje de rotación. Fundamentalmente Newton trata el problema de la figura de la Tierra en las proposiciones XVIII, XIX y XX de su obra “Philisophiae naturalis principia mathematica”, también en esta obra da la primera explicación correcta del fenómeno de las mareas y efectuó cálculos precisos de las mismas.
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Descubre la nutación.
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Con los resultados de las seis mediciones distintas realizadas a lo largo de los años se obtenía que la longitud de un arco de un grado disminuía desde el ecuador hacia el polo norte y se concluía, al contrario que los newtonianos, que el elipsoide terrestre debía ser alargado en el sentido del eje de rotación.
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Se deben las primeras teorías sobre el movimiento de cuerpos rígidos eN particular las ecuaciones de la rotación.
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Perfecciona los instrumentos geodésicos con la introducción del círculo repetidor y realiza la unión geodésica Greenwich-París.
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Escribió un trabajo sobre las mareas basado en la ley de Newton y usando observaciones mejoró los valores dados por Newton.
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Había leído una tesis a los 17 años sobre “El poder de la gravedad”, estudiando las mareas, demuestra que el elipsoide de revolución aplanado puede ser una figura de equilibrio de una masa fluida y homogénea sometida a su propia gravitación y dotada de un movimiento de rotación, también obtiene la correspondiente ley de gravedad.
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A los 18 años fue aceptado como miembro de la Academia Francesa, publica su “Théorie de la figure de la Terre” que puede considerarse como el origen de la Geodesia Dinámica.
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Definen los elementos fundamentales de las curvaturas de superficies y las propiedades de las líneas trazadas sobre ellas llegando a teoremas clásicos de la teoría de superficies de aplicación geodésica.
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Publica en 1773 su primera memoria sobre mecánica celeste, en su segunda
memoria de 1799 incluye la teoría matemática de las mareas dando el desarrollo que hoy día lleva su nombre, además, estableció las ecuaciones hidrodinámicas de propagación de las ondas de marea en los océanos, ecuaciones que no han podido ser integradas hasta el advenimiento de los ordenadores. En 1786 publicó su memoria sobre la figura de la Tierra.
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En 1785 introduce la noción de potencial y funda la teoría de funciones
esféricas y en 1787 publica su memoria sobre observaciones trigonométricas
donde aparece su famoso teorema de resolución plana de triángulos esféricos.
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Publica la primera edición de su “Méchanique Analitique”, y obtiene las ecuaciones del movimiento del polo.
http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k862625/f3.highres

Con medidas de ángulos y distancias podían obtenerse posiciones de puntos sobre la superficie de la Tierra. Pronto proliferaron, debido principalmente a necesidades cartográficas con fines militares, civiles y de navegación, las invenciones de nuevos instrumentos de observación y se perfeccionaron los teodolitos para la medida de ángulos.
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Inventó el heliógrafo y diseñó, calculó y compensó, utilizando por primera vez el método de mínimos cuadrados, la red geodésica del reino de Hannover en 1821 y dio las bases de la geometría diferencial de superficies de uso obligado en Geodesia geométrica y dinámica; también estableció el fundamento teórico de la Geodesia con la definición de la superficie matemática de la Tierra, superficie equipotencial que posteriormente.
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Desarrolló una teoría de mareas para una Tierra elástica e introduce el análisis armónico en este campo.
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Determinó el primer valor fiable del aplanamiento de la Tierra y cuyo elipsoide de 1840 ha formado parte de algunos datums europeos.
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Aplicó las teorías de Lord Kelvin que fue su maestro y se le considera el creador de la teoría de mareas terrestres para una Tierra fluida y viscosa, estudia la fricción en el interior de la Tierra y predice la existencia de mareas de carga sobre la corteza elástica.
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Introductor de la Geodesia tridimensional, presento su famosa relación entre el potencial perturbador y la ondulación del geoide.
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Publicó una memoria titulada “On the variation of gravity at the surface of the Earth”
donde expone su método para la determinación del geoide a partir de anomalías
de la gravedad.
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La aplicación de las ondas electromagnéticas a la medida de distancias
en Geodesia fue iniciada por Michelson.
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Demostró que el aplanamiento terrestre tenía un límite,
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Presenta su modelo isostático.
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Inician los fundamentos de la moderna geometría diferencial que continuada con los trabajos de Marussi está teniendo amplia repercusión en Geodesia tridimensional diferencial con el estudio de referencias móviles y coordenadas geodésicas holónomas de uso obligado en gradiometría.
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Nombra al Geoide.
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Observa variaciones periódicas de la latitud de un observatorio determinada por el método de Talcott y el experimento Berlín-Waikiki de 1891-92 demuestra que el eje de rotación de la Tierra no está fijo en la corteza.
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Es el introductor del método de nivelación astrogeodésica para la determinación del geoide a partir de desviaciones de la vertical.
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Resuelve el problema del movimiento del polo para una Tierra con núcleo líquido.
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Describen la marea de una Tierra elástica por medio de los llamados números de Love que sirven para caracterizar las deformaciones producidas por el potencial de
marea.
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Realiza la primera observación de mareas terrestres con un gravímetro.
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Desarrolla las medidas de gravedad con péndulos submarinos
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Se utilizan los hilos invar para la medida de bases. Se adopta el elipsoide Internacional de Hayford.
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Publica un libro con las fórmulas que llevan su nombre y que determinan las componentes de la desviación de la vertical a partir de medidas gravimétricas.
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Calcula la fórmula de la gravedad normal que es adoptada como fórmula internacional. Se perfeccionan los péndulos horizontales. Se realizan experiencias con gravímetros marinos y se utiliza el péndulo reversible para medidas absolutas en Washington y Teddington por Clark, Heyl y Cook.
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Puso en operación la Red Geodésica Nacional Activa , que actualmente se compone por 15 estaciones GPS de rastreo permanente llamadas estaciones fijas.
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Descubre las variaciones estacionales de la velocidad de rotación de la Tierra.
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Aparecen los cálculos de un geoide gravimétrico. Se desarrolla la teoría de errores en nivelación por Vignal. Se presentan correcciones a las observaciones de gravedad en plataformas móviles por Browie. Se estudia el problema de contorno de la geodesia Física por Molodensky, Krassowsky y Michailov.
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Aparecen los trabajos del geodesta finlandés Weiko A. Heiskanen sobre aplanamiento de elipsoides de dos y tres ejes, sobre cartas de anomalías de la gravedad y sobre correcciones isostáticas siguiendo la hipótesis de Airy.
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Asegurando que la tierra es esferica, descubre America
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Inventa el geodímetro, primer distanciómetro con ondas de luz, que empieza a utilizarse en 1950.
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se realizan las primeras medidas con gravímetros absolutos de caída libre en Sevres por Volet. El geodesta finlandés Väisälä publica el método de triangulación estelar.
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Se realiza la medida óptico interferométrica de bases de calibración con el aparato.
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Inventó el geodímetro.
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El geodesta finlandés Tanni publica el primer mapa del geoide mundial obtenido por aplicación de la fórmula de Stokes. Por su parte Bomford y de Graaff-Hunter calculan un geoide a partir de desviaciones de
la vertical.
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Se aplica la triangulación Hiran con precisión de 5 metros. Aparecen los niveles automáticos, los gravímetros de muelle de alta precisión y los gravímetros marinos Graf y LaCoste.
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El japonés Takeuchi resuelve por primera vez numéricamente el sistema de ecuaciones diferenciales que gobierna las deformaciones elásticas de una Tierra no homogénea.
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Wadley Inventa el telurómetro, primer distanciómetro con microondas, que empieza a utilizarse en 1957.
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El 4 de octubre se lanza el primer satélite artificial de la Tierra por los rusos, el Sputnik 1, el Sputnik 2 fue lanzado un mes después el 3 de noviembre.
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En febrero de 1958 se lanza el primer satélite norteamericano Vanguard I.
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Comienza la geodesia por satélites con las cámaras Baker-Nunn y fotografía con fondo de estrellas.
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Se lanzan los primeros satélites Doppler Transit por los EEUU
que quedan operativos para uso civil en 1967.
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Se le ha dado el nombre de " El padre de la Fotogrametría". Se perfecciono el rollo de película.
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En los años noventa continúan los desarrollos iniciados en la década anterior, presentándose ya resultados tangibles de gran precisión. Se establecen las redes continentales por técnicas GPS y las redes nacionales de orden cero.
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Se desarrolla un sistema para digitalizar el croquis de marcas geodésicas, llamado RCROQUIS, con el objetivo de automatizar su digitalización.

Optimización global de la conformación de Gauss asignaciones de un elipsoide a una esfera. Las asignaciones conforme Gauss (MCG) de un elipsoide de revolución achatado de una esfera son los que transforman los meridianos en los meridianos y paralelos en los paralelos de la esfera.
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