Esta entrada está hecha con la intención que sirva como ayuda para la obtención correcta de datos de posicionamiento geográfico y cómo compartirlos, desde un punto de vista amateur y sobre todo para aquellos fotógrafos que toman datos de los lugares donde se encuentran los animales, las plantas y otros objetos que fotografían en sus salidas al campo, con el fin de georeferenciar sus fotografías. En Internet se pueden encontrar muchos estudios mucho más serios que éste, y de buen seguro mejor documentados.

A los que no les interese la teoría pueden pasar directamente al final del escrito, apartado “Algunas conclusiones”

Hay diferentes sistemas de coordenadas basados en una variedad de sistemas de referencia geodésicos (conocidos con el nombre de “datum”), unidades, proyecciones y sistemas de referencia.

Sistemas de coordenadas básicos

Hay muchos sistemas de coordenadas básicos familiares a los estudiantes de geometría y trigonometría. Estos sistemas pueden representar puntos en espacios de 2 o 3 dimensiones. Se les llama “sistemas cartesianos” ya que se describieron por primera vez por René Descartes y se basan en coordenadas ortogonales (ángulo recto).
En los sistemas polares o de coordenadas polares cada punto del plano se determina por una distancia y un ángulo.

Sistemas de referencia geodésicos – DATUM

El datum define el sistema de referencia que describe el tamaño y la forma de la Tierra. Han sido utilizados cientos de datums diferentes para definir posiciones sobre la Tierra desde las primeras estimaciones del tamaño que de ésta hizo Aristóteles. Los datum han evolucionado desde aquellos que describían a la Tierra como una esfera hasta los modelos derivados de muchos años de mediciones a través de satélites que la convierten en un elipsiode.
Referenciar coordenadas con un datum erróneo resultará en errores de posiciones de cientos de metros. No todas las naciones utilizan el mismo datum como base para identificar posiciones en sistemas geográficos de información, sistemas precisos de posicionamiento o sistemas de navegación. La diversidad de datums en uso a fecha de hoy y los avances tecnológicos que han hecho posible las mediciones de posicionamiento global con precisiones por debajo de un metro, requieren una selección cuidadosa del datum y una conversión cuidadosa entre coordenadas descritas con diferentes datums.
El siguiente dibujo muestra la definición completa de la elipse terrestre según el datum WGS84. Observar que el valor en metros del radio polar es diferente al del radio ecuatorial, define pues un elipsoide no una esfera.

Algunos ejemplos de datum:

• WGS84 es el único sistema geodésico de uso mundial. Es el sistema de referencia que usa la red de satélites GPS. Muy importante, este datum es el que utiliza Google en sus aplicaciones Earth y Maps.
• ED50 (“European Datum 1950”) utilizado legalmente en España durante muchos años.
• ETRS89 sistema de referencia terrestre europeo consistente con el WGS84 (las coordenadas de un punto en España expresadas en este sistema son idénticas a las expresadas en WGS84) y según el Real Decreto 1071/2007, de 27 de julio, es el que regula a fecha de hoy el sistema geodésico de referencia oficial en España.
• REGCAN95 igualmente consistente con WGS84, es utilizado en las Islas Canarias.
• NAD83 utilizado en todo el norte de América.

Algunos sistemas de coordenadas que nos interesan a efectos de este trabajo

Sistemas de coordenadas geográficas (Latitud, longitud)

Es el sistema utilizado comúnmente, el meridiano 0 y el Ecuador de la Tierra son los planos de referencia utilizados para definir la longitud y la latitud
La definición de los ángulos de longitud, latitud son los definidos en el siguiente gráfico:

Ejemplo de coordenadas geográficas, Puerta del Sol en Madrid: WGS84 Lat 40°25’0.25″N Long 3°42’13.80″W

Proyección Transversa de Mercator (UTM)

Se proyecta el elipsoide terrestre sobre un cilindro que se dispone transversalmente sobre ella, con ello se consigue trabajar en un espacio de dos dimensiones en vez de uno en tres.

Se divide la proyección en 60 husos de 6º de longitud, la zona de proyección de la UTM se define entre los paralelos 80º S y 84º N. Cada huso se numera con un número entre el 1 y el 60, estando el primer huso limitado entre las longitudes 180° y 174° W y centrado en el meridiano 177º W. Cada huso tiene asignado un meridiano central, que es donde se sitúa el origen de coordenadas, junto con el Ecuador. Los husos se numeran en orden ascendente hacia el este. Por ejemplo, la Península Ibérica está situada en los husos 29, 30 y 31, y Canarias está situada en los husos 27 y 28. En el sistema de coordenadas geográfico las longitudes se representan tradicionalmente con valores que van desde los -180º hasta casi 180º (intervalo -180º → 0º → 180º); el valor de longitud 180º se corresponde con el valor -180º, pues ambos son el mismo
A su vez se divide en 20 bandas de 8º Grados de Latitud, que se denominan con letras desde la C hasta la X excluyendo las letras “I” y “O”, por su parecido con los números uno (1) y cero (0), respectivamente. Puesto que es un sistema norteamericano (estadounidense), tampoco se utiliza la letra “Ñ”. La zona C coincide con el intervalo de latitudes que va desde 80º Sur (o -80º latitud) hasta 72º S (o -72º latitud). Las bandas polares no están consideradas en este sistema de referencia. Para definir un punto en cualquiera de los polos, se usa el sistema de coordenadas UPS. Si una banda tiene una letra igual o mayor que la N, la banda está en el hemisferio norte, mientras que está en el sur si su letra es menor que la “N”.

Pinchar sobre el gráfico para verlo a tamaño real.
Notación: Cada cuadrícula UTM se define mediante el número del huso y la letra de la zona; por ejemplo, la ciudad española de Granada se encuentra en la cuadrícula 30S, y Logroño en la 30T. Después del número de huso y la letra de la zona se expresa el valor del Este seguido del valor del Norte, ambos expresados en metros. El origen para determinar el valor del Este (X) es el Meridiano central del huso en el que te encuentres. Se le asigna por convención la coordenada X=500.000 (así se garantiza siempre el uso de números positivos). El origen para determinar el valor del Norte (Y) empieza a contar desde cero a partir del Ecuador. En el hemisferio Sur, el cero es el paralelo 80ºS

Excepciones: La rejilla es regular salvo en 2 zonas, ambas en el hemisferio norte; la primera es la zona 32V, que contiene el suroeste de Noruega; esta zona fue extendida para que abarcase también la costa occidental de este país, a costa de la zona 31V, que fue acortada. La segunda excepción se encuentra aún más al norte, en la zona que se conoce como Svalbard
Este sería un ejemplo de unas coordenadas expresadas en UTM

Mientras mayor sea el número de dígitos que usemos en las coordenadas, menor sea el área representada.
Normalmente, el área que registran los GPS coincide con el valor de un metro cuadrado, ya que usan 6 dígitos para el valor de Easting y 7 dígitos para el Northing.

Military Grid Reference System (MGRS)

El Sistema de referencia de cuadrícula militar de los EE.UU. (MGRS) es un sistema basado en cuadrículas utilizado para representar ubicaciones mediante los sistemas de cuadrículas de Proyección universal transversa de Mercator (UTM) y Proyección estereográfica polar universal (UPS), expresadas como una cadena de caracteres alfanuméricos. Una coordenada del MGRS, al igual que una coordenada UTM, define un área en la superficie de la Tierra y no un punto específico. Una cadena de caracteres del MGRS completa contiene 15 caracteres de longitud y está compuesta por los siguientes componentes: designación de zona de cuadrícula, identificador de 100.000 metros cuadrados y valor Este/valor Norte.

La coordenada del MGRS se muestra como la esquina inferior izquierda del área que representa. Siempre se expresan los valores de las coordenadas norte y este mediante el mismo número de dígitos. Por ejemplo, si especifica el valor de la coordenada este utilizando tres dígitos, debe especificar el valor de la coordenada norte utilizando tres dígitos.

Precisión del sistema MGRS

La precisión del área definida mediante la coordenada del MGRS depende de qué componentes se expresan en la cadena de coordenadas. Cada componente sucesivo define un área con mayor precisión.
Ejemplos de entradas válidas del MGRS y precisión asociada
11SMT Define la ubicación por debajo de 100.000 metros cuadrados
11SMT1/1 Define la ubicación por debajo de 10.000 metros cuadrados
11SMT12/12 Define la ubicación por debajo de 1.000 metros cuadrados
11SMT123/123 Define la ubicación por debajo de 100 metros cuadrados
11SMT1234/1234 Define la ubicación por debajo de 10 metros cuadrados
11SMT12345/12345 Define la ubicación por debajo de 1 metro cuadrado
He puesto deliberadamente el símbolo “/” para separar el valor Este y el valor Norte en cada notación. No debe usarse el separador en nuestras notas.
Este sería un ejemplo de unas coordenadas expresadas en MGRS

Es de notar que cuando trunquemos los datos no debemos redondear nunca, sólo quitar los dígitos que despreciemos. Ejemplo 30TVL35671089 puede convertirse en 30TVL3510 si hacemos 30TVL3611 informamos de un valor en una cuadrícula distinta.
Desconozco ahora mismo el motivo, pero este sistema de coordenadas es el que se utiliza habitualmente en los trabajos científicos sobre botánica.

Algunas conclusiones

Ya que utilizamos continuamente referencias para darnos datos de localizaciones, después de estas definiciones, ahí van mis consejos:

1. Configurar correctamente el GPS: Sea cual sea el Sistema de Coordenadas que usemos definir en nuestro GPS el Datum WGS84. Entre otras ventajas podremos compatibilizar nuestros datos y compartirlos con Google Earth y Google maps ya que utilizan ambos este Datum.
2. Al hacer truncamiento de datos no redondear nunca, sólo quitar los dígitos que despreciemos.  Ejemplo 30TVL35671089 puede convertirse en 30TVL3510 si hacemos 30TVL3611 informamos de un valor en una cuadrícula distinta.
3. Si necesitamos convertir datos antiguos tomados en ED50, y en general cualquier conversión que debamos hacer, aconsejo utilizar el programa gratuito MSP GEOTRANS de la Agencia Geoespacial Nacional de los Estados Unidos, que podemos obtener desde este link. Consejo a los usuarios de Windows 8: bajar directamente la versión “Windows developer“, las estándar dan muchos problemas con Java.
4. Cuando demos datos a terceros además de las coordenadas incluir siempre el datum utilizado. Caso contrario el error puede ser muy importante. Observar en el siguiente gráfico el error cometido si se toma un dato obtenido en ED50 (European Datum 1950) como si se hubiese tomado en WGS84. Este error, dependiendo del lugar dónde se esté, puede llegar hasta unos 300 metros.

Agradezco la ayuda prestada en la corrección de los conceptos aquí expresados de Fernando Santander del Amo, profesor de Geografía y experto en este tema.