Breve explicación sobre el manejo de sistemas de coordenadas en Qgis. Caso particular de Panamá convertir de WGS84 Zona 17 Norte (EPSG:32617) a NAD27 Zona 17 Norte (EPSG:26717) y viceversa
En
este pequeño tutorial explicativo, aprenderemos definiciones
bastante básicas sobre lo que es un sistema de coordenadas, como
manejarlo en Qgis,
transformar o reproyectar entidades entre distintos sistemas de
coordenadas y el caso particular de reproyectar entre los sistemas de
coordenadas UTM WGS84 y UTM NAD27 en Qgis.
¿Qué es un sistema de coordenadas?
Un
sistema de coordenadas es un sistema formado por un conjunto de
elementos (ejes, datum, coodernadas, etc.) ordenados a lo largo de su extensión, puede
ser usado para ubicar la posición de un objeto cualquiera que tenga
valores correspondientes al mismo.
Podemos
entender esta explicación mejor con un ejemplo, tenemos un conjunto
de valores en un sistema, el cual tiene dos ejes el eje x y
el eje y.
Ahora
tenemos 3 objetos con valores que podemos corresponder en este
sistema,
Objeto 1 y→10 ,
x→2
Objeto 2 y→ 5 , x→8
Objeto 3 y→11 ,
x →14
Nuestro sistema de coordenadas es la extension de esta malla, con ella podemos saber fácilmente cual seria
la ubicación de nuestros objetos, dado que ellos tienen valor
correspondiente en los ejes de nuestro sistema. En un sistema de
coordenadas el conjunto de valores para ubicar un objeto se le llama
coordenada
Podríamos
ubicar nuestros objetos en las siguientes coordenadas de nuestro
sistema
Hay
muchos tipos de sistemas de coordenadas, y no necesariamente tienen
que tener solo 2 ejes. Sistemas de coordenadas tridimensionales
tienen tres ejes, y pueden tener más. Para que un objeto sea ubicado
correctamente en el sistema, se le deben un valor por eje, o sea un
coordenada.
Para
nuestro caso nos interesan los sistemas de coordenadas concernientes
al ámbito geográfico. Hay varios tipos sistemas de coordenadas
geográficos, lo que comparten todos ellos es que tratan de
representar la superficie del planeta y los objetos y fenómenos que
se encuentran en ella. Hay muchos factores al considerar si hablamos
sobre que parámetros conforman un sistema de coordenadas geográfico,
que no tocaremos en esta entrada por ser términos matemáticos algo
complejos. Por ahora nos enfocaremos en saber como tratar con los
mismos en Qgis.
Objeto 2 y→ 5 , x→8
Sistemas de coordenadas en Qgis
Cuando
cargamos una capa en Qgis el proyecto adquirirá por defecto el
sistema de referencias de coordenadas (SRC) de esa primera capa
cargada. Podemos observar el sistema de coordenada del proyecto en la
esquina inferior izquierda y lo identificaríamos a través del
código EPSG. Adicional a esto, si tenemos activada la proyección al
vuelo lo veremos indicado entre paréntesis
Indicación
del proyecto con el sistema de coordenadas WGS84 Zona 17 Norte, sin
reproyección al vuelo
Indicación
del proyecto con el sistema de coordenadas NAD27 Zona 17 Norte, sin
reproyección al vuelo
Indicación
del proyecto con el sistema de coordenadas WGS84 Zona 17 Norte, con
la reproyección al vuelo activa
Indicación
del proyecto con el sistema de coordenadas NAD27 Zona 17 Norte, con
la reproyección al vuelo activa
Es
preferible, pero opcional, que la opción de reproyección al vuelo
este desactivada. Accedemos a esta opción a través de la pestaña
Configuración→Opciones. Allí nos dirigimos a la pestaña SRC, y
colocamos la opción No habilitar la reproyección “al
vuelo”.
¿Por
qué seleccionamos esta opción? La
reproyección al vuelo es una opción que hace que todas las capas
que tienen un sistema de coordenadas diferente, se comporten como si
todas tuvieran el mismo sistema de coordenada que tiene el proyecto.
La reproyección al vuelo es útil para fines visuales, como para
elaborar un mapa y no tener que reproyectar todas las capas a un
mismo SRC, pero no debe ser usado para fines de manipulación de
datos, cada sistema de coordenadas tiene sus diferentes valores en
precisión, desviaciones, medidas, etc., por ende lo más adecuado es
manipular los datos cuando el sistema de coordenadas del proyecto y el de todas las capas presentes es el mismo. Se puede trabajar con la
reproyección al vuelo, sí, pero no es lo óptimo. Cuando se instala
Qgis, el software tiene seleccionada por defecto la opción de Habilitar
automáticamente la reproyección al vuelo si las capas tienen un SRC
diferente, al
tenerla activada si se carga una capa que tenga un sistema de
coordenadas diferente al proyecto, este activa la reproyección al
vuelo, haciendo que todas las capas se muestren en el sistema de
coordenadas seleccionado para el proyecto. La otra opción Activar
reproyección al vuelo por defecto hace
que todas las capas se visualicen siempre en el sistema de
coordenadas asignado al proyecto.
En
la siguiente imagen podemos ver como se ven dos capas en el mismo
proyecto cuando ambas tienen sistemas de coordenadas diferentes.
El
SRC del proyecto es WGS84 Zona 17 Norte (código EPSG:32617) igual
que el de la capa Calles ilustrativas, que es una entidad
tipo línea que representa la Carretera Interamericana en Panamá. La
otra capa Base Panamá tiene el SRC WGS84 (código
EPSG:4326), esta es una entidad tipo polígono que representa a
Panamá y parte del territorio de Costa Rica y Colombia. Podemos ver
en la imagen que el circulo rojo en la barra donde se indica el
sistema de coordenadas dice que el sistema del proyecto es el 32617,
sin reproyección al vuelo. Vemos la capa de Calles
ilustrativas claramente en la imagen, la flecha roja indica
el lugar donde esta la otra capa, la de Base Panamá.
¿Por
qué no la podemos ver? Puesto que en el SRC del proyecto WGS84 Zona
17 Norte, los valores de la capa Base Panamá se
encuentran en ese lugar señalado con la flecha y los mismos
corresponden a un espacio muy pequeño en el SRC del proyecto por eso
no lo vemos.
Ahora
procedemos a tocar la parte de la barra que indica el SRC del
proyecto en la esquina inferior izquierda. Al tocarlo se nos habré
la ventana de Propiedades del proyecto | SRC, como
habíamos desactivado anteriormente la reproyección al vuelo por
defecto, la casilla de Activar transformación de SRC al
vuelo se encuentra desactivada. Para volver a activar la
reproyección al vuelo solo hay que dar clic sobre ella.
Podemos
ver el efecto en esta imagen
En
esta imagen podemos ver que la capa de Base Panamá se
ve sobrepuesta con la capa de calles, puesto que esta vez tenemos
activada la reproyección al vuelo, causando que Base
Panamá se vea como si su sistema de coordenadas fuera el
del proyecto.
Se
que este es un tema difícil de entender a cabalidad. Para poder
hacerlo hay que documentarse mucho sobre geodesia y matematica
euclidiana, pero para fines prácticos basta con comprender la
funcion que tiene un sistema de coordenadas y como manejarse con ellos
en el software. Si desean ahondar más en el tema pueden seguir
estos links:
Articulo
en Wikipedia sobre los sistemas de coordenadas
Instituto
Nacional de Estadística y Geografía de México
¿Por qué seleccionamos esta opción? La reproyección al vuelo es una opción que hace que todas las capas que tienen un sistema de coordenadas diferente, se comporten como si todas tuvieran el mismo sistema de coordenada que tiene el proyecto. La reproyección al vuelo es útil para fines visuales, como para elaborar un mapa y no tener que reproyectar todas las capas a un mismo SRC, pero no debe ser usado para fines de manipulación de datos, cada sistema de coordenadas tiene sus diferentes valores en precisión, desviaciones, medidas, etc., por ende lo más adecuado es manipular los datos cuando el sistema de coordenadas del proyecto y el de todas las capas presentes es el mismo. Se puede trabajar con la reproyección al vuelo, sí, pero no es lo óptimo. Cuando se instala Qgis, el software tiene seleccionada por defecto la opción de Habilitar automáticamente la reproyección al vuelo si las capas tienen un SRC diferente, al tenerla activada si se carga una capa que tenga un sistema de coordenadas diferente al proyecto, este activa la reproyección al vuelo, haciendo que todas las capas se muestren en el sistema de coordenadas seleccionado para el proyecto. La otra opción Activar reproyección al vuelo por defecto hace que todas las capas se visualicen siempre en el sistema de coordenadas asignado al proyecto.
El SRC del proyecto es WGS84 Zona 17 Norte (código EPSG:32617) igual que el de la capa Calles ilustrativas, que es una entidad tipo línea que representa la Carretera Interamericana en Panamá. La otra capa Base Panamá tiene el SRC WGS84 (código EPSG:4326), esta es una entidad tipo polígono que representa a Panamá y parte del territorio de Costa Rica y Colombia. Podemos ver en la imagen que el circulo rojo en la barra donde se indica el sistema de coordenadas dice que el sistema del proyecto es el 32617, sin reproyección al vuelo. Vemos la capa de Calles ilustrativas claramente en la imagen, la flecha roja indica el lugar donde esta la otra capa, la de Base Panamá.
¿Como
podemos reproyectar el sistema de coordenadas de nuestras capas a
otro?
Reproyectar
en el ámbito SIG es la acción de cambiar la proyección o el
sistema de coordenadas de una entidad en otro, normalmente creando
una capa igual pero correspondiente al sistema de coordenadas
deseado. En Qgis esta acción la realizamos de manera simple con el
comando Guardar como… dando clic derecho sobre
cualquier capa, nos saldrá la ventana de guardar capa. En ella
podemos seleccionar el formato de nuestro nuevo archivo a guardar, su
ubicación y lo que nos concierne el sistema de coordenadas que se
elige en la barra SRC de la capa.
Reproyectando
la capa de Base Panamá al SRC WGS84 Zona 17 Norte,
creamos otra nueva capa que nombramos Base Panamá 32617 para
distinguirla.
Podemos
observar que sin tener la reproyección al vuelo activa las capas
concuerdan, pues esta nueva capa Base Panamá 32617 esta
en el mismo sistema de coordenadas que el proyecto y la otra capa.
Reproyectando la capa de Base Panamá al SRC WGS84 Zona 17 Norte, creamos otra nueva capa que nombramos Base Panamá 32617 para distinguirla.
Podemos observar que sin tener la reproyección al vuelo activa las capas concuerdan, pues esta nueva capa Base Panamá 32617 esta en el mismo sistema de coordenadas que el proyecto y la otra capa.
Caso particular de reproyección para Panamá y Centro América. Pasar de WGS84 Zona 17 Norte (EPSG:32617) a NAD27 Zona 17 Norte (EPSG:26717)
Hasta
ahora hemos aprendido que con el comando Guardar como... podemos
reproyectar nuestras entidades a otro SRC diferente. En el caso
particular de Panamá (y de gran parte de Centroamérica), ocurre una
situación especial al momento de reproyectar entidades desde el los
sistemas de coordenadas NAD27 en UTM y WGS84 en UTM. En situaciones
normales un objeto reproyectado entre estos sistemas
de coordenadas tiene una diferencia de ± 200m
al norte y de ± 20m
en el este. Si transformáramos un objeto de NAD27 hacia WGS84 la
entidad resultante debería estar aproximadamente 200m mas
al norte y 20m mas al este que la entidad original, si se reproyecta
desde WGS84 hacia NAD27 la entidad resultante debería estar
aproximadamente 200m mas al sur y 20m mas al oeste.
Sin
embargo, cuando realizamos esta operación en
Qgis, ocurre una situación curiosa.
En la
imagen tenemos un punto original en NAD27, lo reproyectaremos a
WGS84. Al medir la distancia entre ambos puntos da como
resutado ±58 metros.
Así
es, el resultado no son los valores esperados al norte, ni tampoco
lo son al este.
¿Por
qué ocurre esto? Qgis
para reproyectar datos usa una transformacional directa entre los
valores de los sistemas de coordenadas y por ello omite muchos datos,
entre estos omite los valores de cambio entre sistemas de coordenadas
con datums diferentes. El datum geográfico, es una figura matematica que en un sistema de coordenadas se usa para
representar la superficie de la Tierra y a través de ella podemos
relacionar un valor en el datum con un objeto real en la Tierra, en
nuestra primera imagen de ejemplo, nuestro datum seria la malla de
celdas, por dar un ejemplo. No todos los datums tienen la misma
imagen matematica de la Tierra, en el caso de NAD27 se asume que el
centro de gravedad de la Tierra se encuentra en un punto bastante más
al Norte que para el caso de WGS84, esta diferencia afecta el
resultado final de la reproyección.
Esta
transformación directa entre SRC es óptima para objetos ubicados en
muy altas o bajas latitudes, pero no para los ubicados en partes
medias de la Tierra, como es el caso de Panamá y Centroamérica. En
este caso se nos presenta un problema en la exactitud de la
reproyección en el software. Afortunadamente Qgis es un programa
muy versátil y nos permite crear nuestros propios sistemas de
coordenadas personalizados.
Procederemos
a crear un sistema de coordenadas equivalente al NAD27, pero que
tenga la orden de que al momento de reproyectar entre estos sistemas
de coordenadas tome en cuenta otros parámetros que son los adecuados
para la transformación entre sistemas de coordenadas con diferentes
datums, en este caso usaremos como ejemplo el WGS84 Zona 17 Norte y
el NAD27 Zona 17 Norte. Como resultados las nuevas entidades
reproyectadas entran una diferencia de ± 200m
al Norte y de ± 20m
al Este.
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En la
imagen tenemos un punto original en NAD27, lo reproyectaremos a
WGS84. Al medir la distancia entre ambos puntos da como
resutado ±58 metros.
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Así es, el resultado no son los valores esperados al norte, ni tampoco lo son al este.
Esta transformación directa entre SRC es óptima para objetos ubicados en muy altas o bajas latitudes, pero no para los ubicados en partes medias de la Tierra, como es el caso de Panamá y Centroamérica. En este caso se nos presenta un problema en la exactitud de la reproyección en el software. Afortunadamente Qgis es un programa muy versátil y nos permite crear nuestros propios sistemas de coordenadas personalizados.
Creando
un sistema de coordenadas personalizado en Qgis
Nos
vamos a la pestaña de Configuración->SRC
personalizado... Se nos abrirá la ventana de Definición de
sistema de coordenadas personalizado
Tocamos
el símbolo de
verde para agregar un nuevo espacio que sera de nuestro sistema de
coordenadas nuevo.
En
la parte de abajo hay que especificar un nombre para el nuevo sistema
de coordenadas, le colocamos uno a nuestro gusto.
Sigue
el recuadro de parámetros del sistema de coordenadas. Estos
parámetros deben equivalentes al NAD27 Zona 17 Norte, para tener los
mismos copiamos el sistema de coordenadas NAD27 con el botón
de Copiar SRC existente que esta a la derecha.
Al
tocarlo se desplegaran los sistemas de coordenadas disponibles por
defecto, buscamos el NAD27 Zona 17 Norte (código EPSG:26717), lo
tocamos y le damos aceptar.
De
vuelta a la ventana de Definición de sistema de coordenadas
personalizado veremos que en el recuadro de Parámetros ahora tenemos
valores, estos son equivalentes a los del SRC NAD27 Zona 17 Norte.
Ahora,
en el espacio después de donde se especifica la zona, vamos a
agregar estos valores:
+ellps=clrk66
+towgs84=0,125,201,0,0,0
A
la vez eliminamos el valor +datum=NAD27
¿Qué
son estos valores que introducimos? El
primer introducido especifica que el elipsoide a usarse en la
transformación es el elipsoide de Clarke 1966, valor que
reemplaza el +datum=NAD27.
Los demás valores
son los parámetros de
trasformación que debe tomar el programa al momento de transformar
de un SRC a otro. Los tres primeros valores son los cambios en el eje
de las x,
eje de las y,
y eje z.
Estos
valores fueron obtenidos de la siguiente fuente
De
la National Geoespatial-Intelligence Agency, de los Estados Unidos
Ahora
le cambiamos el sistema de coordenadas seleccionado a nuestra capa,
nos vamos a la pestaña de Propiedades de la capa→
General y allí buscamos Sistema de referencia de
coordenadas y escogemos nuestro sistema de coordenadas recién creado
Usamos
ahora la opción Guardar como… para reproyectarla,
seleccionando que la queremos reproyectar a WGS84 Zona 17 Norte
Procedemos
a medir la nueva entidad
Ahora
si tenemos valores adecuados en nuestra entidad reproyectada.
Tocamos
el símbolo de
verde para agregar un nuevo espacio que sera de nuestro sistema de
coordenadas nuevo.Sigue
el recuadro de parámetros del sistema de coordenadas. Estos
parámetros deben equivalentes al NAD27 Zona 17 Norte, para tener los
mismos copiamos el sistema de coordenadas NAD27 con el botón
de Copiar SRC existente que esta a la derecha.Al tocarlo se desplegaran los sistemas de coordenadas disponibles por defecto, buscamos el NAD27 Zona 17 Norte (código EPSG:26717), lo tocamos y le damos aceptar.
Los demás valores son los parámetros de trasformación que debe tomar el programa al momento de transformar de un SRC a otro. Los tres primeros valores son los cambios en el eje de las x, eje de las y, y eje z.
Ahora si tenemos valores adecuados en nuestra entidad reproyectada.
