MX2008002594A - Sistema de informacion geografica, grado topografico, de alta exactitud - Google Patents

Abstract

Un método para coordinar levantamientos de planos de diferentes orígenes y que se puede proyectar en diferentes sistemas de coordenadas. El método proporciona una traslación y rotación de los levantamientos de planos para que se coordinen sin perturbar la geometría interna de cada levantamiento de plano. Un sistema de información geográfica que incluye un procedimiento para coordinar los levantamientos de planos de diferentes orígenes y/o levantamientos de planos que se proyectan en diferentes sistemas de coordenadas.

Description

SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA, GRADO TOPOGRÁFICO, DE ALTA EXACTITUD ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Un sistema de información geográfica (GIS) de grado topográfico de alta exactitud necesitaría transformar distintos levantamientos aislados de terrenos, que pueden estar separados por varias millas, sobre un sistema de coordenadas comunes que no distorsione ni cambie de proporción las dimensiones de estos levantamientos. Adicionalmente, un GIS de grado de levantamiento de alta exactitud tendrá que colocar los levantamientos transformados con relación uno al otro a las mismas distancias que se medirían entre los mismos en el suelo usando una medición electrónica de distancia (EDM) o en cinta y de tránsito. Debido a que el propósito de un GIS de grado de levantamiento de alta exactitud es transformar levantamientos aislados separados en un sistema de coordenadas comunes de una manera tal para producir en esencia un levantamiento unificado, a fin de que sea de grado de levantamiento o topográfico, las posiciones relativas de los levantamientps transformados tendrá que cumplir con las normas relativas de exactitud posicional para los levantamientos de títulos de terreno de la ALTA/ACSM como se adopta por la Asociación Americana de Títulos de Terrenos y la Sociedad Nacional de Topógrafos Profesionales, que es una organización REF.: 190723 miembro del Congreso Americano de Topografía y Cartografía. Estas normas señalan: "Exactitud Posicional Relativa" significa el valor expresado en pies o metros que representa la incertidumbre debida a errores aleatorios en las mediciones en la ubicación de cualquier punto en un levantamiento con relación a cualquier otro punto en el mismo levantamiento a un nivel de confianza de 95 por ciento... [La] Exactitud Posicional Relativa Permisible para Mediciones que Controlan los Límites de Terrenos en los Levantamientos de Títulos de Terreno de la ALTA/ACSM [es] 0.07 pies (o 20 mm) + 50 ppm". El Sistema de Satélites de Navegación Global (GNSS) , tal como el Sistema de Navegación Global (GPS) del Departamento de Defensa de los Estados Unidos, ofrece a los topógrafos de terrenos el prospecto de relacionar todos sus levantamientos a un sistema común de referencia espacial basado en latitudes geodésicas, longitudes y alturas elipsoides. En teoría, la capacidad de relacionar todos los levantamientos a un sistema de coordenadas comunes abre la puerta a la posible realización de un GIS de grado de levantamiento de alta exactitud. En la práctica, los obstáculos y los múltiples problemas asociados con el diseño real y la implementación de un GIS de grado de levantamiento de alta exactitud que pueda operar de forma factible dentro de una firma de levantamientos en tanto que cumpla con las normas de exactitud conduce a que se concluya que este sistema complejo de tecnología emparentado con la gestión humana de los gestores promedio y personal de campo es a lo mucho improbable. En los últimos varios años, se han escrito artículos y han tomado lugar conferencias que afrontan el problema de integrar los requerimientos necesarios de alta exactitud demandados por los topógrafos de terrenos con las demandas espaciales mucho menos exactas históricamente colocadas en la comunidad de GIS. Se han entablado en gran parte los análisis y se ha teorizado sin soluciones propuestas. Los topógrafos de terrenos producen muchos tipos diferentes de levantamientos o planos de levantamientos, que son gráficas en papel o dibujos a escala que representan las dimensiones y la orientación de una parcela de terreno de acuerdo con una descripción escrita legal o de título de propiedad. Un levantamiento puede incluir una representación de mejoras físicas hechas por el hombre, así como características naturales, tal como la topografía del terreno y la vegetación. Los topógrafos obtienen la información necesaria para producir un levantamiento al usar equipo diseñado para medir la ubicación de puntos individuales en la superficie de la tierra. Los tipos de equipo de medición usado pueden incluir estaciones totales electrónicas y/o antenas de GNSS diferenciales de frecuencia dual y receptores que generan coordenadas posiciónales al recibir señales de los satélites del Sistema de Defensa de los Estados Unidos, satélites Glonass Rusos, y en el futuro un sistema de satélites Europeo llamado Galileo. Por ejemplo, si un topógrafo necesita localizar y dimensionar una autopista, requerirá medir la ubicación relativa de un número suficiente de puntos individuales en el borde del camino de modo que cuando se conecten estos puntos por líneas o curvas, el resultado es una interpretación de escala correcta del camino. Conforme los puntos se están midiendo en el campo, las coordenadas que representan estas ubicaciones se pueden almacenar en un recolector de datos montado, o conectado a o en comunicación con el instrumento de medición. Frecuentemente, los datos recolectados para una ubicación de punto individual consisten de cinco campos dentro de una base de datos de puntos de computadora o electrónica. Estos cinco campos, en el orden más comúnmente usado, son: 1) Número de Punto, frecuentemente un número arbitrario generado de forma automática en el momento de la medición y usualmente secuenciado de forma consecutiva desde el último número de punto usado, se usa para distinguir un punto de otro, pero también puede ser un identificador asignado; 2) Ordenada, el componente Y en un sistema de coordenadas Cartesianas tridimensional; 3) Abscisa, la coordenada X en un sistema de coordenadas cartesianas tridimensional; 4) Elevación, la coordenada Z en un sistema de coordenadas cartesianas tridimensional; 5) Descripción de punto, un código que identifica de manera única que se están localizando, si es una esquina de construcción o un borde de asfalto. También se puede recolectar de manera simultánea o contemporánea otra información con estos cinco elementos de datos. Los datos electrónicos de los puntos medidos en campo entonces se pueden transferir desde el recolector de datos a una computadora de oficina de la compañía o firma de levantamientos y entonces se pueden importar en el software de levantamiento que se puede usar para crear un trazado de dibujo asistido por computadora (CAD) que tiene una base de datos de puntos asociada con los cinco o más campos de datos como se describe. El software de CAD entonces se puede usar para conectar los puntos entre los puntos en la base de datos de puntos asociada, en base a clasificaciones que se pueden incluir en el campo de descripción de punto y en la entrada del personal de campo, y también se pueden usar para producir un plano o registro de levantamiento que se puede imprimir en un trazador. Los trazos de CAD y bases de datos de puntos asociadas se pueden mantener y gestionar dentro de carpetas de proyecto que pueden incluir números únicos de proyecto usados para distinguir un levantamiento de otro. El levantamiento y la descripción de los bienes inmuebles en los Estados Unidos ha proseguido históricamente bajo la ficción que el mundo es plano. Con muy pocas excepciones, las descripciones escritas legales o de títulos de propiedad para parcelas de terrenos en los Estados Unidos se basan en las distancias que se miden en el suelo y en el sentido en que la distancia entre dos puntos se mide usando un nivel sostenido con cadena o cinta. En realidad éste es el medio por el cual los terrenos públicos de los Estados Unidos se han levantado y vendido a propietarios privados empezando con la primera Ordenanza de Terrenos aprobada el 20 de mayo de 1785 por el Congreso Continental: "Una Ordenanza para Determinar el Modo de Disposición de los Terrenos en el Territorio Occidental . Se ordena por los Estados Unidos en el Congreso congregado, que el territorio cedido por estados individuales a los Estados Unidos, que se ha comprado de los habitantes indios, se deba disponer de la siguiente manera... Las líneas se deben medir con una cadena;..." Las descripciones legales para los bienes inmuebles pueden ser puntos de referencia adyacentes o cercanos a las características legales o de los terrenos, que se pueden medir también en las superficies de la tierra. En la interpretación de las descripciones legales escritas para derivar un trazado plano de levantamiento de una parcela, es convencional derivar la ubicación de los límites de la parcela con respecto a un sistema de coordenadas cartesianas bidimensional plano o planar (para la vasta mayoría de levantamientos que es obligatorio debido a que casi todas las descripciones legales conservan una cadena del título desde el momento en que se comunicaron originalmente por los Estados Unidos) . De esta manera, los trazados u otras interpretaciones de las descripciones de propiedad se redactan de la referencia de las mediciones en el suelo. Puede ser de enorme beneficio a un topógrafo poder ser capaz de relacionar espacialmente, con alta exactitud, todos lo levantamientos que produce. Uno de los beneficios principales se ilustra en la Figura 1. Se representan cuatro parcelas de terreno, las parcelas A, B, C y D, que muestran la relación espacial física real de las parcelas como se mide en el suelo. Si los levantamientos se producen para las parcelas A, B y C, y si se conocen las ubicaciones relativas de estos levantamientos con suficiente exactitud, entonces se puede reducir dramáticamente la cantidad de tiempo y esfuerzo requeridos para levantar la parcela D debido a que cuatro de las líneas de propiedad de la parcela D se definen por las líneas de propiedad que corresponden a las parcelas A, B y C. El área sobre la cual un levantamiento determinado o descripción de bienes inmuebles va a tener probablemente influencia sobre la ubicación de límites adyacentes o cercanos de otras parcelas en general no excederá varias millas cuadradas. Por supuesto, no es capaz de predecir qué combinación de levantamientos tendrán una localización en levantamientos futuros que será necesaria para ser capaces de relacionar espacialmente todos los levantamientos producidos. Una característica muy importante de la mayoría de los sistemas Cartesianos de dos dimensiones usados para descripciones legales es que no tienen relación espacial real entre sí, en muchos casos aún no sí dos parcelas están contiguas. En otras palabras, dadas las descripciones legales de dos parcelas de terreno que están dentro de media milla entre sí, no es probable que se pueda establecer su relación espacial física real en base a las descripciones solas. Esto se ilustra en la Figura 2, que representa una posible orientación de los límites de las parcelas en base a descripciones legales o de títulos de propiedad de las mismas parcelas ilustradas en la Figura 1. Las orientaciones representadas en la Figura 2 son las orientaciones que se deben usar dentro de los trazados de CAD y base de datos asociadas de puntos para producir planos de levantamiento. Sin un sistema de referencia en cuadrícula o de coordenadas comunes que se pueda usar para unir conjuntamente estas parcelas dispares, la interpretación puede dar por resultado que las parcelas "floten alrededor del espacio", como se representa en la Figura 2. Una manera para establecer la relación espacial física real entre dos levantamientos es medir de una parcela a la otra para establecer sus relaciones relativas. Antes del GNSS, si un topógrafo deseaba determinar la relación espacial en la superficie de la tierra entre cada levantamiento realizado, el topógrafo debía de tener que recorrer físicamente el suelo entre cada uno de estos levantamientos usando una estación total electrónica, teodolito, EDM, u otro dispositivo adecuado de medición. Aún si fuera factible hacer esto, no sería posible hacerlo con suficiente exactitud debido a la gran propagación de error que resultaría. Con el advenimiento del GNSS y la entrada en línea de más de 1000 puntos de control de la Estación de Referencia de Operación Continua (CORS) a todo lo largo de los Estados Unidos, la situación ha cambiado con respecto a la coordinación y referencia de diferentes trabajos de topografía. Un punto de control de CORS es una antena de GPS fija permanente y un receptor que registra señales de satélite de GPS 24 horas al día, 7 días a la semana, y transmite esos datos tan pronto como los recolecta a el Levantamiento Geodésico Nacional (NGS) donde inmediatamente llegan a ser disponibles sin costo para cualquiera con acceso a Internet (NGS es una rama de la Administración Oceanógrafica y Atmosférica Nacional (NOAA) ) . La ubicación de cada antena de CORS y su centro de fase electrónica se conoce y monitoriza con exactitud extraordinaria con relación a un sistema comprensivo de coordenadas continentales y dato llamado "NAD 83 (CORS)". Las coordenadas de la CORS se dan en términos de latitud geodésica, longitud, y altura elipsoidal definida en el elipsoide WGS84, una superficie matemática diseñada para aproximarse a la forma de la tierra. Estas coordenadas altamente exactas se pueden descargar de los sitios web de NGS. La red de CORS Nacional y Cooperativa constituye el Sistema de Referencia Espacial Nacional. Un sitio web de NGS define el NSRS como sigue: "El Sistema de Referencia Espacial Nacional (NSRS) , definido y gestionado por el Levantamiento Geodésico Nacional (NGS) , es un sistema consistente de coordenadas nacionales que especifica la latitud, longitud, altura, escala, gravitación, y orientación a todo lo largo de la nación, así como estos valores cambian con el tiempo". "El NSRS consiste de los siguientes componentes: - una línea de la Costa Nacional Consistente, exacta y hasta la fecha; la CORS Nacional, o conjunto de estaciones de referencia que operan de forma Continua del Sistema de Posicionamiento Global que cumple con las normas geodésicas de NOAA para instalación, operación y distribución de datos; una red de puntos permanentemente marcados incluyen la Red Base Federal (FBN), la Red Base Cooperativa (CBN) , y la Red de Densificación de Usuario (UDN) ; y - un conjunto de modelos exactos que describen los procesos geofísicos dinámicos que afectan las mediciones espaciales" . "El NSRS proporciona un encuadre de referencia geográfica altamente exacto, preciso y consistente a todo lo largo de los Estados Unidos . Es la base para la Infraestructura Nacional de Datos Espaciales (NSDI), un componente crítico de la "súper carretera de información". El NSRS es un recurso nacional significativo, uno cuyo valor excede bastante su propósito original propuesto". Los topógrafos pueden usar un tipo extremadamente exacto de posicionamiento que utiliza GPS, conocido como posicionamiento relativo de frecuencia dual, que requiere que dos o más receptores de GPS operen simultáneamente recibiendo y registrando datos de satélites comunes. Con los dos o más receptores de GPS que operan simultáneamente y que reciben señales de satélites comunes, los datos de los satélites registrados por los receptores se pueden descargar a una computadora y post-procesar usando software diseñado para este propósito (GPS que utiliza vectores post-procesados se llama GPS estático) . El resultado es un vector altamente exacto dentro de GWS84 que define la posición relativa de las dos antenas de GPS. De manera muy importante, si se conoce la posición absoluta de una de las antenas y se mantiene fija dentro del NSRS, entonces el vector derivado del postprocesamiento no es relativamente largo y determina la posición absoluta de la segunda antena o punto.

Cuando los topógrafos usan GPS de posicionamiento relativo de frecuencia dual, una de las dos antenas de GPS usualmente se llama una estación base y permanece colocada sobre un punto de control en la tierra durante muchas horas en un momento, algunas veces durante días sucesivos. La otra antena y receptor se llama el explorador y se mueve de un punto a otro con cortos tiempos de ocupación a fin de establecer vectores de GPS de cinemática de tiempo real (RTK) o vectores de GPS estáticos post-procesados con relación a la estación base. Si, además de derivar vectores de RTK y/o estáticos entre la estación base y el explorador, también se derivan vectores entre la estación base y una o más CORS a través de post-procesamiento estático, entonces se pueden computar dentro del NSRS posiciones absolutas altamente exactas tanto para la ubicación de la estación base como para los puntos localizados por el explorador con relación a la estación base. Debido a que muchas firmas grandes de levantamientos o topografía emplean ahora rutinariamente GPS en unión con la mayoría de sus levantamientos, puede ser posible para ellos establecer prácticamente las posiciones absolutas (dentro del NSRS o algún otro sistema que abarque un sistema de coordenadas) y por lo tanto las posiciones relativas de estos levantamientos a un grado muy alto de exactitud. Cualquier error de medición en los vectores de tres o más CORS a la estación base se pueden ajustar, por ejemplo por el método de mínimos cuadrados, manteniendo fijas las coordenadas de CORS publicadas. Este cómputo de ajuste puede dar por resultado posiciones para la estación base, y los puntos asociados dentro de un trabajo particular de levantamiento, que excede en exactitud las posiciones que se pueden lograr a través del uso de travesías convencionales corridas al usar estaciones totales electrónicas y al unir los levantamientos a las estaciones convencionales de control en tierra. Estos altos niveles de exactitud se pueden lograr virtualmente en cada momento con en general dos horas de observación en la estación base al post-procesar los datos de GPS de la estación base con los datos del punto de control de CORS que se han descargado de los sitios web de NGS. Los datos de CORS pueden haber sido recolectados cientos de millas desde la estación base y el sitio de levantamiento. Pocos estados en los Estados Unidos tienen lo que se llama sistemas de referencia virtual (VRS) . Europa está cubierta por estos sistemas. Un VRS es una red de CORS que transmite inmediatamente sus datos a una computadora central que entonces modela las correcciones atmosféricas sobre el área abarcada por la red. Estas correcciones atmosféricas se transmiten entonces mediante teléfono celular a los exploradores de GPS que operan en el campo. El resultado son posiciones de RTK o de tiempo real en el explorador sin la necesidad de una estación base establecida cerca del sitio de levantamiento. En los Estados Unidos, los sistemas de VRS están todos operando en el NSRS y en el NAD 83 (CORS) . Por lo tanto un topógrafo quien esté operando en un VRS está estableciendo automáticamente un enlace entre los puntos de levantamiento local y un sistema de coordenadas envolvente, en este caso el NSRS. A fin de que sean útiles los puntos localizados por GPS para relacionar espacialmente los levantamientos no conectados en un GIS de grado de levantamiento de alta exactitud, sus coordenadas de longitud y latitud de WGS84 se deben transformar en coordenadas de cuadrícula al definir una proyección de mapa. El término "cuadrícula" se refiere a un sistema de coordenadas cartesianas que es el resultado de una proyección de mapa. Una proyección de mapa proyecta puntos en una superficie curva sobre una superficie tridimensional cónica o cilindrica que se puede cortar y colocar plana, transformando de este modo las coordenadas para los puntos localizados en tres dimensiones en una superficie curva e irregular en los puntos representados en un cuadro bidimensional plano. Una proyección de mapa incluye típicamente un elipsoide designado para aproximarse en algún aspecto a la superficie de la tierra (tal como, pero no limitado a, nivel medio de mar) y una superficie cónica o cilindrica que pasa a través o alrededor del elipsoide sobre el cual se proyectan los puntos en la superficie de la tierra.

Desde un punto de vista geométrico simple que se puede visualizar, se puede lograr una proyección al proyectar líneas desde el centro de la elipse a través de los puntos en la superficie de la tierra (ver Figuras 3,5). Donde las líneas cruzan el punto cónico o cilindro define la ubicación de los puntos en el sistema de cuadrícula cuando el punto cónico o cilindro se corta y coloca plano. En muchas aplicaciones prácticas, una proyección de mapa es una operación matemática definida por funciones que relacionan las latitudes y longitudes geodésicas en un sistema esférico a coordenadas X e Y en un sistema de cuadrícula Cartesiana bidimensional. El intercambio para representar en una superficie plana el tamaño, forma y ubicación relativa de las figuras que existen en una superficie curva es que las formas y distancias correctas como existen en la superficie curva se llegan a distorsionar en la superficie plana. Esto es evidente para cualquiera que no haya visto un mapa plano del mundo y percibe que Groenlandia parece ser más grande que el país continental de los Estados Unidos. Entre mayor sea el área de la tierra representando una proyección de mapa, mayor será la distorsión. Lo opuesto también es válido, puesto que el área de la tierra abarcada por una proyección de mapa llega a ser más pequeña como lo puede hacer la distorsión. Debido a que las áreas sobre las cuales puede ser deseable relacionar espacialmente levantamientos está en el orden de varias millas cuadradas, llega a ser posible diseñar proyecciones de mapa que reducen la diferencia entre las distancias de cuadrícula y las distancias de suelo a un orden dentro de las tolerancias de medición asociadas con las mejores prácticas de topografía de terrenos. Debido a que las coordenadas que se producen usando GPS están en términos de latitudes y longitudes, que se definen en un cuadro esférico tridimensional, estos sistemas de coordenadas no se pueden usar como una base para relacionar espacialmente descripciones legales que se definen dentro de sistemas de coordenadas cartesianas bidimensionales, como se requiere en el desarrollo y procesamiento de levantamientos de terrenos locales. Los levantamientos de terrenos locales se refieren típicamente a un sistema de coordenadas localmente optimizado y se pueden arreglar de modo que una distancia de cuadrícula computada y una distancia de suelo medida estén dentro de un nivel aceptable de tolerancia para cualquier ubicación donde se puede usar el sistema de coordenadas locales . Es deseable que se hagan mejoras al procesamiento de coordenadas para trabajos dispares de topografía en un área geográfica particular de modo que los levantamientos de diferentes orígenes y fechas se puedan comparar y armonizar entre sí.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La disponibilidad virtualmente en tiempo real mediante la Internet de datos de la red actual de más de 1000 Estaciones de Referencia que Operan de Forma Continua (CORS), en unión con una disponibilidad similar de datos orbitales precisos de satélite de GPS (necesarios para postprocesamiento exacto sobre larga distancia) , permite que cualquier topógrafo con sus receptores de GPS de frecuencia dual determine, con extraordinaria exactitud, la ubicación de un punto dentro del NSRS, y por lo tanto un levantamiento dentro del NSRS, después de sólo varias horas de registro de datos satelitales en una estación base y post-procesamiento de esos datos a múltiples CORS que están cientos de millas separadas. Los vectores estáticos de tres o más CORS se pueden ajustar por el método de mínimos cuadrados manteniendo fijas las coordenadas de CORS publicadas. Esto da por resultado exactitud posicional dentro del NSRS que excede los recorridos convencionales día a día corridos por los topógrafos usando estaciones totales electrónicas. Aunque ahora es posible determinar de manera muy exacta la posición física de todos los levantamientos con relación unos a otros, se pueden producir y trazar muchos planos de levantamiento en sistemas individuales de coordenadas Cartesianas que no tengan relación espacial. El problema entonces llega a ser cómo transformar los trazados y base de datos de múltiples levantamientos en múltiples sistemas de coordenadas no relacionadas a un sistema común que dé por resultado coordenadas de cuadrícula como son coordenadas de suelo. Los Sistemas de Coordenadas de Condados, tal como aquéllos desarrollados para el estado de isconsin por el Departamento de Transporte de Wisconsin, pueden proporcionar en algunas áreas una solución al problema de sistemas de múltiples coordenadas. Los Sistemas de Coordenadas de Condado tienen proyecciones de mapa únicas para cada condado que reducen la diferencia entre las distancias de cuadrícula y de suelo a un nivel insignificante. Si se unen dos o más puntos de un levantamiento al NSRS, que representa un sistema de coordenadas envolvente en latitudes y longitudes, y se transforma una proyección de mapa para un Sistema de Coordenadas de Condados de Wisconsin, y si estos mismos puntos existe en la base de datos de trazados usada para producir el levantamiento, entonces existe una relación entre el sistema de coordenadas en el cual se produce el levantamiento y el Sistema de Coordenadas de Condados, donde las distancias de cuadrícula son distancias virtualmente de suelo sobre varias millas en muchas áreas del estado de Wisconsin. La transformación de un activo de trazados de levantamiento y la base de datos de puntos asociada en un sistema de coordenadas de condados entonces llega a ser una traducción y rotación simple sin escala definida por los puntos comunes a ambos sistemas. De esta manera, se pueden unir espacialmente levantamientos no conectados de otro modo en un sistema de coordenadas comunes que retenga las distancias de suelo como distancias de cuadrícula sobre áreas tan grandes como varias millas . El software de GIS es la máquina ideal para transformar múltiples levantamientos en un sistema de coordenadas comunes. El software de GIS puede tener acceso a base de datos de trazados y base de datos de postprocesamiento/ajuste de GPS e identificar puntos comunes. Para cada base de datos de puntos y de trazados de levantamiento, elegida para la transformación, el GIS encuentra puntos especialmente marcados en una base de datos de post-procesamiento/ajuste de GPS en un sistema de coordenadas de condados. El software de GIS entonces encuentra los números de punto correspondientes en la base de datos de levantamientos usada para trazar cada levantamiento. Las coordenadas correspondientes que representan los mismos puntos físicos en dos sistemas de coordenadas separadas definen una transformación única aplicada a cada levantamiento para transformar cada levantamiento en el sistema apropiado de coordenadas de condados . En el proceso de producir un levantamiento, no es raro para un trazado y base de datos asociada pasar a través de varias traducciones y rotaciones en un intento en arribar a la solución de mejor límite. Debido a que la transformación a un Sistema de Coordenadas de Condado se define por puntos que existen dentro de una base de datos de trazados de levantamiento, la traducción y rotación de esa base de datos no altera la transformación al sistema de condados. Es un objeto de esta invención proporcionar un método por el que se puedan integrar y combinar espacialmente cualquier número de archivos de trazados electrónicos de levantamientos de terrenos, o cualquier trazado electrónico que represente características medidas en la superficie de la tierra, junto con bases de datos asociadas o unidas de puntos, con alta exactitud de grado de levantamiento dentro de un sistema de información geográfica y no introduzcan ninguna distorsión significativa en las distancias como se miden en el suelo. Es un objeto adicional de la invención que la integración espacial se base en la condición actual, en términos de orientación, de los levantamientos integrados. Es un objeto adicional de esta invención que los datos de los puntos y las características del trazado integradas de este modo se puedan exportar en nuevas base de datos de trazados y puntos de una manera tal que la fuente de la información exportada de puntos se pueda trazar a su base de datos original. Es un objeto adicional de esta invención que este método no dificultará ni interrumpirá de ninguna manera los procedimientos habituales de oficina empleados dentro de los departamentos de levantamiento o topográficos para producir planos de levantamiento y para gestionar las bases de datos de puntos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las figuras ilustran el mejor modo actualmente contemplado para llevar a cabo la invención. En las figuras: La Figura 1 es una representación de la relación espacial real entre cuatro parcelas de terreno; La Figura 2 es una representación de las mismas cuatro parcelas de terreno con localizaciones y distancias de descripciones legales o títulos de propiedad; La Figura 3 es una ilustración de una proyección de mapa del Sistema de Coordenadas de Planos estatales; La Figura 4 es una representación de las dimensiones de una parcela de terreno tanto en un Sistema de Cuadrícula de Coordenadas de planos estatales y cómo se mide en el suelo por una descripción legal; La Figura 5 es una ilustración de una proyección de mapa del Sistema de Coordenadas de Condados; La Figura 6 es una representación de la orientación de tres parcelas de terreno y una transformación de las entidades de trazado de las coordenadas basadas en la descripción legal o de títulos de propiedad en un sistema de cuadrícula local individual; y La Figura 7 ilustra la transformación de entidades de trazado y base de datos de puntos asociadas de sistemas de coordenadas basados en descripción legal o de títulos de propiedad a un sistema de cuadrícula local individual. La Figura 8A es una parcela trazada en el suelo usando un instrumento de topografía de estación total. La Figura 8B ilustra la parcela de la Figura 8A con dos esquinas de la parcela cada una ocupada por un receptor del sistema de posicionamiento global (GPS) . La Figura 9 ilustra la descarga de datos con respecto al levantamiento tanto del sistema de topografía de estación local como de los receptores de GPS en un sistema automatizado para análisis. La Figura 10A ilustra la parcela levantada o trazada de la Figura 8A con coordenadas locales para los puntos de GPS mostrados . La Figura 10B ilustra los puntos de GPS de la Figura 8B con vectores a puntos de control conocidos distantes y uno de los puntos mostrados, y un vector entre los dos puntos de GPS mostrados. La Figura 11 ilustra una latitud y longitud computadas para los puntos de GPS de la Figura 10 de los vectores a los puntos de control conocidos, y una tabla poblada con latitud y longitud computadas del primer punto de GPS, un identificador único y otros datos con respecto al primer punto de GPS. La Figura 12 ilustra un proceso para actualizar una base de datos de proyectos de levantamiento dentro de un sistema de información geográfica (GIS) que indica la ubicación del primer punto de GPS computada en la Figura 11. La Figura 13 ilustra un proceso para asociar puntos dentro del levantamiento de la estación total con los puntos de GPS, de modo que se asocien entre sí las coordenadas de los puntos de GPS en dos diferentes sistemas de coordenadas. Las Figuras 14A a 14W son tomas de pantalla de una modalidad preferida del software para procesar dos o más levantamientos en un sistema de coordenadas de cuadrícula local común de acuerdo a la presente invención. La Figura 15 es una vista esquemática de un cuadro virtual trazado alrededor de una pluralidad de proyectos de topografía representados como puntos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El levantamiento de bienes inmuebles típicamente es una mezcla de interpretación legal con precisión de ingeniería para determinar la ubicación de una línea que demarca la posición legal u otro interés legal en la superficie de la tierra. Una vez que se ha realizado la interpretación legal de la evidencia de la ubicación de estas delineaciones, entonces se pueden medir las líneas que representan estas delineaciones usando técnicas convencionales de ingeniería y topografía. Las mediciones entonces se pueden usar para generar mapas u otras representaciones (tanto empresas como electrónicas o digitales) de la ubicación de las líneas en la superficie de la tierra. La acumulación de estas líneas en una travesía cerrada se realiza típicamente para generar una representación de una parcela de los derechos de bienes inmuebles. Como se muestra en la Figura 1, casi todas las parcelas comparten líneas o límites con parcelas adyacentes. El levantamiento de una parcela de terreno incluye típicamente una primera tarea de revisar la información tal como planos registrados o descripciones legales descritas en títulos de propiedad u otros instrumentos de posesión. De estos planos o descripciones legales, un topógrafo puede ir al campo e intentar localizar todas las esquinas pertinentes de la parcela en el suelo. Esto se logra a través de una combinación de medición de otras esquinas de la parcela, recuperación de los mojones anteriores que indican dónde puede estar localizada la esquina, o al usar otras marcas de referencia, mojones o características geográficas. Una vez que se han localizado las esquinas de la parcela, puede comenzar la medición real de las ubicaciones. En tanto que el plano o descripción legal puede localizar en general la parcela en la superficie de la tierra con referencia a características legales o geográficas existentes, la ubicación de las esquinas reales de la parcela que se va a medir es dependiente de un conjunto de guías legales y comprobatorias y de la interpretación del topógrafo. Cuando se levanta un plano de una parcela particular, puede ser útil el examen de uno o más levantamientos anteriores de uno o más levantamientos adyacentes o cercanos y muchas veces obligatorio para el topógrafo al determinar las líneas de la parcela en cuestión. Como se señal anteriormente, un levantamiento de la parcela D se puede ayudar por el conocimiento de las líneas derivados durante los levantamientos anteriores de las parcelas A, B y C. Estos levantamientos anteriores se pueden usar para verificar la ubicación de la línea común del lote entre parcelas adyacentes. Sin embargo, aún si se conoce la existencia de un levantamiento anterior de una parcela adyacente, dependiendo de los datos de medición en campo recolectados y del medio de reducción de los datos para producir el mapa u otra representación de la parcela adyacente, el trabajo de línea de levantamiento anterior no se puede utilizar por el topógrafo del levantamiento actual. Esta carencia de utilidad de los resultados del levantamiento anterior se puede provocar por diferencias en las tolerancias de error entre el levantamiento anterior y el presente levantamiento, diferencias en la proyección de mapa usadas y el sistema de coordenadas en el cual se van a generar los levantamientos, así como el uso de puntos de control dispares o redes de referencias de control dispares entre los levantamientos . Es deseable que se use un encuadre de referencia común para asegurar que los levantamientos se unan al menos a un nivel consistente de control. También es deseable que los resultados de los levantamientos se presenten en sistemas de coordenadas o proyecciones que permitan que los levantamientos adyacentes o cercanos se coloquen de manera relativa con respecto uno al otro con un bajo nivel de distorsión de distancia de suelo en la proyección de la ubicación de puntos de un levantamiento en las coordenadas de cuadrícula. Todos los estados dentro de los Estados Unidos de América tienen un Sistema Oficial de Coordenadas de Planos Estatales (SPC) que son sistemas de coordenadas de cuadrícula generados por proyecciones de mapa diseñadas para abarcar una o más regiones o zonas dentro de un estado. Debido al gran tamaño de las áreas abarcadas por los sistemas de SPC, las distancias entre los puntos como se miden en el suelo son más cortas o más largas en comparación a las distancias dadas en los sistemas de cuadrícula. En el estado de Wisconsin, por ejemplo, la diferencia entre la distancia de suelo y la distancia de cuadrícula de SPC puede ser tan alta como 1.0 pies sobre una distancia de una milla. La diferencia entre la distancia de suelo y de cuadrícula se incrementa conforme se incrementa la separación de los dos puntos (ver Figuras 3 y 4). Las descripciones legales que se relacionan de forma espacial y los planos de levantamiento que usan sistemas de cuadrícula de SPC pueden introducir una cantidad inaceptable de distorsión en las distancias derivadas de las coordenadas de cuadrícula computadas y las distancias de suelo reales medidas. Esto es debido a que el sistema de SPC se optimiza para ajustar el estado como una totalidad, donde puede haber distintas formas de terrenos y otras características geográficas. Puesto que el sistema de SPC tiene que promediar todas estas distorsiones a lo largo del estado, en cualquier ubicación determinada dentro del estado, puede ser inaceptable la diferencia entre las distancias de cuadrícula y de suelo. El Departamento de Transporte de Wisconsin ha desarrollado el Sistema de Coordenadas de Condados de Wisconsin que define una proyección de mapa local para cada condado en el estado de Wisconsin. Estos sistemas de cuadrícula se basan en proyecciones de mapa que se diseñan para abarcar y que se optimicen por no más de ese condado. Como resultado, la diferencia entre las distancias de cuadrícula de las coordenadas de condado y las distancias de suelo en muchos condados, y sobre áreas que abarcan varias millas, es insignificante en comparación a los errores de la medición asociada con las mejores prácticas de topografía de terrenos. El Sistema de Coordenadas de Condados de Wisconsin por lo tanto pude ser un sistema adecuado de cuadrícula en algunas áreas para la transformación de latitudes y longitudes derivadas de GPS en coordenadas proyectadas en mapa para el propósito de relacionar espacialmente levantamientos no conectados . El personal de levantamiento que usa estaciones totales electrónicas y GPS puede realizar mediciones de campo y computaciones para un levantamiento de propiedad y entonces utilizar un sistema de coordenadas cartesianas locales, apropiado para o especificado para la descripción legal y de título de propiedad para esa propiedad. Al llevar a cabo el levantamiento de plano en el campo, los puntos que se van a levantar se pueden determinar y marcar, como se señala anteriormente. Se permite que una estación base de GPS corra durante varias horas durante el levantamiento del plano en un punto base dentro de la parcela o parcelas que se van a levantar, en tanto que un explorador de GPS ocupa y hace observaciones en los puntos marcados y cualquier otro punto de interés en el área de levantamiento. Como una alternativa al uso de un explorador de GPS para visitar todos los puntos de interés dentro del levantamiento, se pueden llevar a cabo muchos recorridos tradicionales para localizar los puntos dentro del área de levantamiento. Por ejemplo, este recorrido se puede llevar a cabo a través del uso de una estación total con la condición que estos recorridos se unan a al menos dos de los puntos incluidos en el levantamiento de GPS. Por ejemplo, el recorrido o travesía puede extenderse entre el punto ocupado por la estación base y algún otro punto en el levantamiento. Los datos recolectados por la estación total y los receptores de GPS entonces se pueden descargar en computadoras en la oficina. Los datos recolectados durante el levantamiento están en la forma de mediciones relacionadas a un sistema de coordenadas cartesianas asumidas locales que se basa en la información de ubicación del plano registrado o descripción legal. Estos datos están en un sistema local y se usan para trazar el plano de levantamiento. Los datos de GPS de una o más estaciones de CORS se descargan de la Internet en el software de oficina de GPS, junto con datos orbitales satelitales precisos. Estos datos de CORS y datos orbitales se post-procesan a fin de derivar vectores de las estaciones de CORS a la estación base en el sitio de levantamiento. Una vez que se derivan los vectores de los puntos de control de CORS referenciados, se pueden usar computaciones de ajuste para calcular coordenadas de alta exactitud dentro del NSRS para la estación base dentro del área actual de levantamiento. también se debe derivar un vector de GPS para al menos otro punto dentro del área actual de levantamiento, usando vectores relativos medidos de la estación base a los puntos adicionales deseados.

Las latitudes y longitudes dentro del NSRS entonces se pueden transformar en coordenadas de condados de Wisconsin que se pueden almacenar dentro de una base de datos de puntos o alguna otra forma de memoria digital para el uso en cálculos posteriores. Los datos o notas de campo que se relacionan a estos recorridos o travesías que se realizaron usando métodos más tradicionales de levantamiento de planos y que se unieron a los puntos de GPS también se pueden usar para computar las Coordenadas de los Condados para cualquier punto no de GPS incluido en la travesía o recorrido. En la computación de ajuste, se pueden mantener fijas las coordenadas de las estaciones de CORS en un ajuste de mínimos cuadrados, puesto que estas coordenadas se verifican y calculan a un nivel muy alto de exactitud absoluta. El mantenimiento de estas coordenadas de puntos como fijas en la computación de ajuste mejorará de este modo la exactitud de las coordenadas de NSRS calculadas para los puntos base dentro del área actual de levantamiento y permitirá la generación de probables errores en las ordenadas y abscisas, o una elipse de error resultante, para la localización de la estación base. Como una alternativa a usar vectores de GPS postprocesados de las estaciones de CORS al sitio de levantamiento, se puede usar un VRS. En este caso, puede no haber una estación base en el sitio de levantamiento. Si se usa VRS exclusivamente, entonces el explorador debe tomar medidas en al menos dos puntos en el levantamiento. Los mismos procedimientos pueden usarse para un segundo levantamiento de un levantamiento contiguo, traslapado, adyacente o cercano no conectado. Esto se muestra en la Figura 2. Como se muestra en la Figura 1, la disposición real de las parcelas en el suelo tienen las parcelas arregladas en una orientación particular. Cuando cada parcela se levanta usando sus sistemas de coordenadas internas, (como se indica por las localizaciones incluidas con cada uno de los límites medidos), las parcelas se unen orientadas como se muestra en la Figura 2, aunque estos levantamientos se pueden realizar al mismo nivel de exactitud interna en la medición y ajuste de las ubicaciones relativas de los puntos dentro de cada levantamiento. El resultado neto del proceso precedente pueden ser dos bases de datos de puntos o más ampliamente dos conjuntos de puntos de dos trabajos distintos de levantamiento o topografía que pueden estar en dos diferentes sistemas de coordenadas. Se debe señalar que para los propósitos de este planteamiento para poner en coordenadas los puntos levantados en diferentes sistemas de coordenadas, se asume que cada uno de los levantamientos comprendido incluye un nivel aceptable de integridad interna. En otras palabras, los ángulos girados y las distancias medidas (asumiendo que se usó un teodolito) , o el posicionamiento GPS relativo entre los puntos de levantamiento son todos de una exactitud altamente suficiente y se han ajustado como es necesario para repartir o eliminar errores sistemáticos o aleatorios de acuerdo a las computaciones normales de ajuste de levantamientos. Una vez que se ha establecido la integridad interna de estos levantamientos y se han computado las coordenadas en algún sistema de coordenadas requerido o elegido, se puede usar el planteamiento descrito en la presente descripción para poner los puntos dibujados en diferentes sistemas de coordenadas a una base geográfica común. Debido a que la integridad interna de cada levantamiento se presume que es de un nivel aceptable, es deseable que la geográfica de cada levantamiento se mantenga fija durante la relación de los diferentes levantamientos a una base de coordenadas comunes. En el ejemplo mostrado en las Figuras 1 y 2, se debe señalar que cada uno de los levantamientos en la Figura 2 tiene geográfica interna aceptable. Se señala que el límite más a la derecha de la Parcela B y el límite más a la derecha de la Parcela C en realidad están paralelos puesto que existen en el suelo (como se muestra en la Figura 1) en tanto que se representan como que difieren en la localización por más de setenta grados en la Figura 2. En este ejemplo, los tres levantamientos representados son internamente exactos pero proyectados en distintos sistemas de coordenadas, donde los lados paralelos o colineales no parecen alinearse entre sí. En tanto que ésto se exagera para los propósitos de este ejemplo, sirve para ilustrar que aunque cada levantamiento puede ser de forma internamente geográfica aceptable, puede no ser aceptable su geometría externa. Un planteamiento convencional para poner conjuntamente estos dos levantamientos, requerirá que todos los puntos en uno o ambos levantamientos se reajusten. Este planteamiento convencional puede incluir un planteamiento de reajuste comprensivo de mínimos cuadrados u otro similar, que pueda permitir que todos los puntos se reajusten sin consideración de la geometría original de los levantamientos. Sin embargo, puesto que es deseable mantener fija la geometría interna de cada levantamiento a todo lo largo de las computaciones, sólo se realizan traslaciones y rotaciones de la constelación de puntos como un grupo, de acuerdo a la presente invención. Para lograr esta traslación y rotación, se requieren al menos dos puntos. En términos generales, se usarán dos o más puntos para cada levantamiento para lograr cualquier rotación y traslación requerida o deseada de ese levantamiento, en tanto que se pone cada levantamiento a una base o proyección geográfica común. En tanto que la traslación y rotación se puede referir como que se aplica al levantamiento como una totalidad, la rotación y traslación de cada levantamiento se lleva a cabo realmente al computar nuevas coordenadas para cada uno de los puntos que definen puntos finales o vértices intermedias de segmentos lineales dentro de cada levantamiento. Esta traslación y rotación de levantamiento también puede incluir la computación de puntos relacionados al levantamiento pero que no están asociados con o son parte de una línea límite, tal como características geográficas o artificiales medidas en el campo y/o localizadas en el plano de levantamiento. Cada levantamiento se puede girar como sea necesario para poner las geometrías de cada levantamiento en alineación, como se muestra en la Figura 7. Se describe más adelante un planteamiento general para lograr esta traslación y rotación de los diferentes levantamientos como un ejemplo de una modalidad de la presente invención. La descripción de la modalidad preferida posterior no se propone para limitar el alcance o naturaleza de la presente invención y se proporciona sólo como un ejemplo ilustrativo. En las Figuras 8A a 13, se proporcionan ilustraciones de las porciones de la modalidad preferida. La modalidad preferida descrita más adelante ilustra cómo se procesa cada levantamiento de la recolección de datos de campo a la preparación para la transformación a un sistema de coordenadas locales de cuadrícula en unión con otro levantamiento. En tanto que la transformación de las coordenadas en un sistema de coordenadas locales de cuadrícula para un levantamiento individual se puede llevar a cabo de manera independiente de cualquier otro levantamiento, típicamente, se procesarán dos o más levantamientos que están adyacentes o cercanos entre sí en general al mismo tiempo de manera simultánea. Las Figuras 8A y 8B ilustra dos representaciones de un levantamiento de una parcela 100, con la Figura 8A que muestra una estación total 10 que se usa para recorrer la parcela o medir distancias y ángulos entre puntos y líneas que definen un límite de la parcela. La Figura 8B muestra un primer receptor GPS 12 ("A") y un segundo receptor GPS 14 ("B") colocados en dos puntos o esquinas de la parcela que se han incluido en el recorrido o travesía medida por la estación total 10. La Figura 9 muestra los datos de los varios instrumentos topográficos que se descargan a una computadora 16 de oficina. El ambiente de la computadora 16 de oficina puede definir o ser una parte de un GIS. Los datos de la estación 10 se descargan a y se procesan por un paquete 18 de software de dibujo asistido por computadora (CAD) y un trazado de la parcela levantada se compila con una base de datos asociada de puntos. Estas coordenadas se computan en un sistema de coordenadas locales apropiado para el levantamiento particular. Los datos de los receptores GPS 12 y 14 se descargan a un paquete 20 de software de post-procesamiento de GPS y una base de datos de puntos, asociada, se compila de los datos. Los datos de las estaciones de CORS se descargan en el software de post-procesamiento de GPS y se derivan los vectores de las estaciones de CORS al número 1 de punto base que enlaza el número 1 de punto al NSRS. También se deriva un vector de GPS del número 1 de punto al número 4 de punto que une el número 4 de punto al NSRS. El software de post-procesamiento de GPS entonces se usa para transformar las latitudes y longitudes dentro del NSRS del número 1 de punto y el número 4 de punto a las coordenadas de condado aplicables. En la Figura 10A, se ilustra la parcela 100 como el trazado de CAD, con todas las distancias y ángulos medidos y corregidos que definen la geometría interna de la parcela medida en el suelo por la estación total 100. Se señala que las coordenadas locales se computan tanto de los puntos ocupados por los receptores GPS 12 y 14. En la Figura 10B, los receptores GPS 12 y 14, puesto que se colocan en los puntos de la parcela 100, se ilustran con vectores medidos a una pluralidad de puntos de control de CORS conocidos que se localizan fuera de la parcela 100. Las descripciones de los puntos 1 y 4 se modifican para indicar que hay coordenadas de cuadrícula derivadas de GPS para estos puntos. La Figura 11 muestra una tabla que está poblada con la latitud y longitud del punto 1, derivado de los vectores medidos de GPS. La latitud/longitud del punto 1 se puede usar para localizar el levantamiento de la parcela 100 con respecto a otros levantamientos de modo que estos levantamientos se puedan localizar rápidamente por referencia en proyectos futuros o levantamientos futuros y de modo que puedan aparecer en sus ubicaciones relativas correctas como puntos en un mapa en el sistema de GIS. La descripción de puntos de un punto que representa la ubicación central del levantamiento en la base de datos de GPS en el Sistema de Coordenadas de Condado se modifica para incluir la cadena de texto "WGS84" (esta cadena de texto es arbitraria y se pueden usar otras cadenas de texto o identificadores; la inclusión de esta cadena de texto también se puede hacer en el campo en el momento de la recolección de datos) . Las descripciones de puntos de dos puntos en el sistema de Coordenadas de Condados de la base de datos de GPS se modifican para incluir respectivamente las cadenas de texto "GPS1" y "GPS2" (esta cadena de texto es arbitraria y también se puede hacer la modificación en el campo en el momento de la recolección de los datos. Se lanza una rutina de software de extracción de puntos de proyecto que se usa para extraer información de la base de datos de GPS en el Sistema de Coordenadas de Condados de Wisconsin. Esta información se usa para poblar una base de datos de puntos de proyecto que contiene un campo relacionado al número de proyecto de levantamiento, un campo para la latitud del punto con WGS84 en su descripción, un campo para la longitud del punto con WGS84 en su descripción, y un campo para el condado en el cual reside el levantamiento. Cuando se introduce un número de proyecto de levantamiento en un campo en el software de extracción de puntos de proyecto, el software va a la base de datos de GPS asociada con el número de proyecto de levantamiento, busca en esa base de datos para los puntos con WGS84 en su campo de descripción, entonces se extrae de esa base de datos la latitud y longitud para el punto WGS84 y el condado en el cual reside el levantamiento y puebla o rellena los campos correspondientes de la base de datos de puntos de proyecto con esta información. Ahora se puede lanzar el software 30 de GIS, como se muestra en la Figura 12. Este software contiene las rutinas y herramientas para completar el proceso de relacionar espacialmente los trazados de CAD y base de datos de puntos asociadas de diferentes levantamientos. Estas herramientas se ilustran en las Figuras 12 y 13, y las tomas de pantalla unidas colectivamente como Figuras 14A a 14W. La herramienta "Actualizar puntos de proyecto de Condado" actualiza un archivo de forma con la información contenida en la base de datos de puntos de proyecto. Este archivo de forma se usa para presentar la ubicación de los levantamientos como puntos de proyecto en un mapa del estado de 'Wisconsin. Estas ubicaciones se basan en la latitud y longitud de la descripción de puntos modificados de WGS84 asociada con cada levantamiento. La herramienta "Capas por Omisión" presenta el cuadro de diálogo "Ver o Actualizar Capas por Omisión" que permite que el usuario ajuste las capas por omisión o por defecto que se importarán en el GIS del trazado de CAD que se selecciona para cada levantamiento. La herramienta "Códigos de LDD por Omisión" presenta el cuadro de diálogo "Ver o Actualizar Códigos de LDD por Omisión". Este cuadro permite que el usuario ajuste una lista de códigos por omisión o por defecto para seleccionar puntos de las bases de datos de puntos asociadas con los trazados de CAD. La herramienta "Seleccionar Puntos de Proyecto" permite que el usuario seleccione los puntos de proyecto para los cuales se transformarán los trazados de CAD y bases de datos de puntos asociadas para diferentes levantamientos en activos de forma en coordenadas de condados, relacionándolos de este modo de forma espacial. Los cuadros de diálogo adicionales pueden aparecer como se muestra en las tomas de pantalla. Cuando se selecciona un levantamiento a fin de transformar su trazado de CAD y base de datos asociada, que están en un sistema de coordenadas Cartesianas basado en descripción legal o título de propiedad, a un Sistema de Coordenadas de Condados, el GIS puede ir a la base de datos de GPS que contiene los puntos en el sistema de coordenadas de condados. Busca esta base de datos para los puntos con "GPS1" y "GPS2" en el campo de descripción. El GIS extrae los números de punto para estos dos puntos. El GIS entonces va a la base de datos de puntos con el sistema de coordenadas Cartesianas basado en la descripción legal o título de propiedad que produjo el levantamiento y los trazados. El GIS busca esta base de datos para los números de puntos que se extrajeron para "GPS1" y "GPS2". El GIS. Entonces extrae las entidades de capa de trazado de CAD y los puntos de la base de datos de puntos asociados y los traslada y rota en base a las coordenadas para "GPS1" y "GPS2" en cada sistema de coordenadas (Ver Figuras 6 y 7). También se anticipa que se puede definir un sistema de coordenadas de cuadrícula completamente arbitrario, al vuelo y seleccionar para usar como una base para asociar y/o registrar dos o más proyectos de levantamiento cercanos. Este sistema de coordenadas de cuadrícula arbitrario se puede usar cuando los proyectos de levantamiento de interés se localizan a través de límites jurisdiccionales entre sí, tal como líneas de condado o estado. Frecuentemente, se deben expresar los levantamientos en diferentes jurisdicciones en diferentes sistemas de coordenadas como se obliga por el gobierno local o estatal. Como un ejemplo, en Wisconsin, bajo un encuadro de referencia de condado obligatorio y definido por el estado anterior, se definió una pluralidad de sistemas de coordenadas a nivel de condado (algunas que cubren un condado individual, otras que cubren una pluralidad de condados), cada una que usa un elipsoide definido de forma ligeramente diferente. Hay relaciones matemáticas definidas entre cada sistema de coordenadas locales y cada elipsoide definido, permitiendo que las coordenadas se transformen entre los diferentes sistemas de coordenadas de condados. Sin embargo, para relacionar proyectos de levantamiento que están en diferentes jurisdicciones, las coordenadas de los puntos dentro de uno o más de los proyectos en una primera jurisdicción necesitarán ser transformados en coordenadas de una diferente jurisdicción, que puede introducir distorsiones de coordenadas. Otra razón para ser capaces de definir un sistema de coordenadas de cuadrícula al vuelo es que pocos estados tienen sistemas de coordenadas de condados Otra razón es que aún si existen sistemas de coordenadas de condados que no pueden, hacer diferencias de elevación y/o del tamaño del condado, da por resultado distancias de cuadrícula que están suficientemente cercanas a distancias de suelo sobre varias millas en algunas áreas. Otra razón para ser capaces de crear sistemas de cuadrícula locales al vuelo es de modo que el GIS operará en cualquier condado a pesar de la existencia de sistemas adecuados pre-existentes de coordenadas de cuadrícula. De acuerdo a la presente descripción, se puede definir un sistema de coordenadas arbitrario como necesario para abarcar sólo aquéllos proyectos de levantamiento de interés. Con referencia a la Figura 15, usando un punto 502 dentro de cada proyecto, por ejemplo pero no limitado a, un punto donde se colocó una estación base de GPS, se puede definir un cuadro virtual 500 para abarcar la ordenada y abscisa de cada punto 502 de los proyectos seleccionados. Una ubicación central 504, tal como la línea central, meridiano central o punto central de la caja virtual 500 se puede derivar. De esta línea o punto 504 central derivado, se calculará una elevación para el cuadro virtual 500 con respecto a un elipsoide estándar. Esta elevación puede ser, por ejemplo, derivada de un modelo nacional estandarizado o algún otro modelo consistente de gran escala. Como una alternativa, la elevación de la caja virtual se puede calcular como un medio de una elevación derivada para una pluralidad de puntos dentro del cuadro virtual 500. Esta elevación derivada se puede usar para definir la proyección del mapa local que se puede usar para proporcionar una base común para los proyectos dentro de la caja virtual. La proyección del mapa local se puede basar en si la proyección puede ser apropiada para el tamaño y forma de la caja virtual, que se basa a su vez en las posiciones relativas de los proyectos de levantamiento que se van a transformar. Los ejemplos comunes de proyecciones adecuadas incluyen, pero no se limitan a proyecciones cónicas Confórmales de Lambert y Mercator Transversales. Cualquiera de estas proyecciones locales se puede basar en el mismo elipsoide con la elevación derivada que proporciona una altura media por arriba del elipsoide para la proyección que se va a localizar. Al definir el cuadro para que abarque todos los proyectos de levantamiento de interés, el sistema de coordenadas de cuadrícula ad hoc local se puede elegir para optimizar un ajuste con una discrepancia mínima de cuadrícula a suelo, y tener las áreas de menos discrepancia entre las distancias de cuadrícula y de suelo dentro de la proyección del sistema de coordenadas locales que se va a centrar sobre el área de interés. Los sistemas y proyecciones de coordenadas, predefinidos, más grandes, tal como un sistema de coordenadas a lo ancho del condado no se puede óptimamente hacer de un tamaño o colocar para el área particular de interés. 0, los proyectos de levantamiento de interés pueden estar en diferentes lados de un límite jurisdiccional al cual se hará ajustar el sistema predefinido de coordenadas locales y la proyección, de modo que es necesaria una extensión no óptima del sistema de coordenadas predefinido para abarcar todos los proyectos. Una vez que se ha definido esta proyección local ad hoc y se ha calculado para los proyectos específicos de interés, se puede realizar el proceso de definir las traslaciones y rotaciones como se describe anteriormente. Esto comprenderá en general el uso de los varios puntos posicionados del Sistema de Referencia Espacial Nacional (NSRS) o de GPS dentro de cada proyecto para definir traslaciones y rotaciones que se van a aplicar para calcular las coordenadas locales de cuadrícula para cada punto de cada proyecto. Las traslaciones y rotaciones entonces se pueden aplicar a los varios proyectos para proporcionar coordenadas para cada punto en el sistema de coordenadas locales de cuadrícula. Nuevamente, como se señala anteriormente, la selección de la proyección local se propone para permitir el cálculo de coordenadas para los puntos dentro de cada proyecto de modo que las distancias de cuadrícula calculadas derivadas de las coordenadas corresponderán a las distancias reales medidas en el suelo. Es deseable que, en tanto que no puede ser absolutamente idéntica la diferencia entre las distancias derivadas de cuadrícula y derivadas de suelo, estas distancias deben corresponder dentro de un nivel especificado de significancia. Si se define un cuadro virtual por proyectos que se separan demasiado geográficamente y/o en forma de elevación para conformarse con un error máximo permisible entre las distancias derivadas de cuadrícula y medidas de suelo, el sistema y método de la presente descripción aún puede permitir que los proyectos se muevan con respecto uno al otro pero puede resaltar que el error potencial está más allá de los límites estatutarios o profesionalmente obligados. En tanto que puede ser deseable tener error máximo potencial entre levantamientos transformados a un sistema de coordenadas comunes locales que cumplan con normas profesionales o estatutarias, también puede haber otras razones para coordinar levantamientos que no requieran que se cumplan estas normas. Usando el sistema y métodos de la presente descripción, es posible ajustar o transformar cualquier grupo de dos o más proyectos de levantamiento a un sistema de coordenadas comunes locales. Cada uno de los proyectos de levantamiento que se va a transformar necesita tener puntos de control dentro de la base de datos de levantamientos que se unen a un sistema de referencia espacial nacional o algún sistema de coordenadas envolvente o céntrico en la tierra. Los puntos de control dentro de cada proyecto de levantamiento no necesitan ser referenciados directamente al mismo sistema de coordenadas para que operen el sistema y métodos descritos. Siempre que los puntos de control se refieren a sistemas o proyecciones de coordenadas que se pueden relacionar de forma matemática. Si los puntos de control se referencian en diferentes sistemas o proyecciones de coordenadas, puede ser necesario realizar una transformación intermedia de coordenadas a una o más de las bases de datos de puntos de proyecto de levantamientos antes de la definición del sistema de coordenadas locales al cual se relacionarán todos los proyectos de levantamiento. Se contemplan varias alternativas y modalidades como que están dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones y que señala de forma particular y reivindican de forma distintiva la materia considerada como la invención. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (27)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Método para transformar levantamientos de planos de diferentes parcelas de terreno en un sistema de coordenadas comunes de cuadrícula, caracterizado porque comprende : proporcionar al menos dos levantamientos de planos, cada levantamiento de plano que incluye una pluralidad de puntos que denotan una ubicación en la superficie de la tierra con las ubicaciones en la superficie de la tierra expresadas en diferentes sistemas de coordenadas; seleccionar el sistema de coordenadas comunes de cuadrícula de modo que se reduzca una diferencia máxima entre las distancias de cuadrícula y las distancias de suelo a una cantidad insignificante sobre el área que abarca los levantamientos de planos que se van a transformar; asociar al menos dos puntos en cada levantamiento de plano con puntos que representen la misma ubicación física en la tierra en el sistema de coordenadas comunes de cuadrícula, en donde la asociación de puntos que representan los mismos puntos físicos en la superficie de la tierra pero en diferentes sistemas de coordenadas definen una traslación y rotación que se va a aplicar a cada levantamiento de plano; y trasladar y rotar cada levantamiento de plano para realizar una transformación sin escala de cada levantamiento de plano en el sistema de coordenadas comunes de cuadrícula.
2. 2. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque se lleva a cabo dentro de un sistema automatizado de información geográfica.
3. 3. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos uno de los levantamientos de planos se proyecta originalmente en coordenadas de planos estatales.
4. 4. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la asociación de puntos dentro de al menos uno de los levantamientos de planos se hace para el uso de un levantamiento de plano de alta exactitud con relación a al menos un punto de control conocido fuera del levantamiento de plano.
5. 5. Método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque se usa un mínimo de dos puntos de control conocidos fuera del levantamiento de plano para asociar los puntos.
6. 6. Método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el levantamiento de plano de alta exactitud se lleva a cabo con receptores del sistema de posicionamiento global.
7. 7. Método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el por lo menos un punto de control fuera del levantamiento de plano es un punto de control de CORS.
8. 8. Método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la asociación de puntos dentro de todos los levantamientos de planos se hace por el uso de receptores del sistema de posicionamiento global, al menos dos puntos de control conocido se usan para asociar los puntos, y al menos uno de los puntos de control usado es un punto de control de CORS.
9. 9. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de coordenadas comunes de cuadrícula se selecciona de modo que la diferencia máxima entre una distancia de cuadrícula computada entre dos puntos cualquiera en cualquiera de los levantamientos de planos transformados en el sistema de coordenadas comunes de cuadrícula y una distancia medida en el suelo entre estos dos mismos puntos es menos que una parte en treinta mil.
10. 10. Método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la diferencia máxima entre una distancia de cuadrícula computada entre los dos puntos y una distancia medida en el suelo entre estos dos mismos puntos es menos que una parte en doscientos mil.
11. 11. Sistema de información geográfica, caracterizado porque comprende: un transformador para transformar levantamientos de planos de diferentes parcelas de terreno en un sistema de coordenadas comunes de cuadrícula al asociar todos de una pluralidad de puntos en cada levantamiento de plano con al menos dos puntos en cada levantamiento de plano que incluyen coordenadas en un sistema de coordenadas globales, el transformador que incluye: un selector para seleccionar el sistema de coordenadas comunes de cuadrícula que abarca un área que contiene las parcelas, en donde el sistema de coordenadas comunes de cuadrícula se define con una proyección de mapas seleccionada para reducir la diferencia entre distancias de cuadrícula y distancias de suelo a una cantidad insignificante sobre el área; y una calculadora para calcular una transformación sin escala que incluye una traslación y una rotación para la pluralidad de puntos en cada levantamiento de plano basado en al menos dos puntos con coordenadas globales; en donde la información sin escala permite que cada uno de los puntos de cada uno de los levantamientos de plano se exprese en el sistema de coordenadas comunes de cuadrícula.
12. 12. Sistema de información geográfica de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque los puntos dentro de cada levantamiento de plano que incluye coordenadas globales tienen las coordenadas globales determinadas por un sistema de posicionamiento basado en satélites .
13. 13. Sistema de información geográfica de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque al menos uno de los puntos con coordenadas globales en cada levantamiento de plano se localizan con relación a una estación de referencia con base en tierra.
14. 14. Sistema de información geográfica de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque los puntos dentro de al menos uno de los levantamientos de planos se expresan en un sistema de coordenadas de planos estatales antes de la transformación en el sistema de coordenadas comunes de cuadrícula.
15. 15. Sistema de información geográfica de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque los puntos dentro de al menos uno de los levantamientos de planos se expresan en un sistema de coordenadas de condados antes de la transformación en el sistema de coordenadas comunes de cuadrícula .
16. 16. Sistema de información geográfica de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el sistema de coordenadas comunes de cuadrícula se define por una proyección de mapas seleccionada para proporcionar una diferencia máxima entre las distancias entre dos puntos cualquiera computados de las coordenadas en el sistema de coordenadas comunes de cuadrícula y distancias medidas en el suelo entre los mismos dos puntos en menos de una parte en treinta mil.
17. 17. Sistema de información geográfica de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque la proyección de mapa del sistema de coordenadas comunes de cuadrícula se selecciona para proporcionar una diferencia máxima entre las distancias computadas y de suelo de una parte en doscientos mil.
18. 18. Sistema de información geográfica de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la calculadora utiliza al menos tres puntos que incluyen coordenadas globales dentro de cada levantamiento de plano para definir la traslación y rotación que se va a aplicar a cada uno de los puntos dentro del levantamiento de plano para transformar las coordenadas originales de levantamiento de plano al sistema de coordenadas locales de cuadrícula y la calculadora incluye cálculo de mínimos cuadrados para definir la traslación y rotación sin escala.
19. 19. Método para transformar levantamientos de planos, caracterizado porque comprende: proporcionar una pluralidad de levantamientos de planos, cada levantamiento de plano que tiene un archivo de proyecto digital asociado con el levantamiento de plano, y los archivos de proyecto para cada levantamiento de plano que incluyen una pluralidad de puntos, cada punto que tiene coordenadas espaciales que definen la ubicación del punto dentro de un sistema de coordenadas locales planas, al menos dos de la pluralidad de proyectos de levantamiento de plano que tiene ubicaciones de puntos definidas en diferentes sistemas de coordenadas locales, y al menos dos de la pluralidad de puntos dentro de cada proyecto que incluyen coordenadas espaciales adicionales que definen la ubicación de los puntos dentro de un sistema de coordenadas globales; definir un cuadro virtual para abarcar al menos un punto dentro de cada uno de los proyectos de levantamiento de plano; determinar una elevación del cuadro virtual por arriba de una superficie de referencia del sistema de coordenadas globales en base a la elevación de los proyectos de levantamientos de planos por arriba de la superficie de referencia del sistema de coordenadas globales; definir una proyección del mapa y un sistema de coordenadas para el cuadro virtual, en base al tamaño del cuadro virtual y en base a la elevación del cuadro virtual para reducir al mínimo las diferencias entre una distancia de suelo medida y una distancia de cuadrícula computada entre dos puntos cualquiera dentro del cuadro virtual; usar los pares de coordenadas globales para al menos dos puntos dentro de cada proyecto de levantamiento de plano, calcular una traslación y una rotación para transformar las coordenadas de cada sistema de coordenadas locales planas al sistema de coordenadas del cuadro virtual sin un ajuste de escala; aplicar la traslación y rotación para cada sistema de coordenadas locales planas a los puntos de cualquier proyecto de levantamiento de plano proyectados en ese sistema de coordenadas locales planas, calcular las coordenadas espaciales para cada punto en cada proyecto de levantamiento de plano en el sistema de coordenadas del cuadro virtual.
20. 20. Método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque las diferencias entre la distancia de suelo medida y la distancia de cuadrícula calculada entre dos puntos cualesquiera en el sistema de coordenadas del cuadro virtual son menos que una parte en treinta mil.
21. 21. Método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque las diferencias entre la distancia de suelo medida y la distancia de cuadrícula calculada entre dos puntos cualesquiera en el sistema de coordenadas del cuadro virtual son menos que una parte en doscientos mil.
22. 22. Método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque la proyección del mapa del cuadro virtual es una de una proyección de mercator transversal o una proyección cónica conformal de Lambert.
23. 23. Sistema de información geográfica, caracterizado porque comprende: una base de datos que incluye una pluralidad de archivos de proyectos de levantamiento de plano, cada archivo de proyecto que incluye una pluralidad de puntos, cada punto que incluye al menos un primer conjunto de coordenadas en un sistema de coordenadas locales del proyecto de levantamiento de plano, al menos dos puntos dentro de cada proyecto que tienen también coordenadas en un sistema de coordenadas globales; un medio para definir un cuadro virtual que abarca al menos un punto de cada uno de una pluralidad de archivos de proyectos de levantamiento de plano, calcular una elevación para el cuadro virtual y determinar un sistema de coordenadas para el cuadro virtual en base a la elevación del cuadro virtual; un medio para definir una transformación de coordenadas para cada proyecto de levantamiento de plano del sistema de coordenadas locales del proyecto de levantamiento de plano al sistema de coordenadas del cuadro virtual, cada transformación de coordenadas que incluye sólo una traslación y una rotación que se va a aplicar a las coordenadas locales del archivo de proyecto, sin escala; un medio para aplicar la transformación de coordenadas para cada proyecto de levantamiento de plano a los puntos dentro del proyecto de levantamiento de plano para calcular las nuevas coordenadas para cada punto en el proyecto de levantamiento de plano, las nuevas coordenadas se definen en el sistema de coordenadas del cuadro virtual.
24. 24. Sistema de información geográfica de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque al menos tres puntos dentro de un primer proyecto de levantamiento de plano incluyen coordenadas en un sistema de coordenadas globales, y el medio para determinar la transformación de coordenadas para el primer proyecto de levantamiento de plano en el sistema de coordenadas del cuadro virtual incluye un cómputo de mínimos cuadrados.
25. 25. Sistema de información geográfica de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque los medios para definir el cuadro virtual, el medio para definir la transformación de coordenadas, y el medio para aplicar la transformación de coordenadas a cada proyecto de levantamiento de plano son procesos automatizados dentro del sistema de información geográfica.
26. 26. Sistema de información geográfica de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque las diferencias entre la distancia de suelo medido y la distancia de cuadrícula calculada entre dos puntos cualesquiera en el sistema de coordenadas del cuadro virtual son menos que una parte en treinta mil.
27. 27. Sistema de información geográfica de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque las diferencias entre la distancia de suelo medido y la distancia de cuadrícula calculada entre dos puntos cualesquiera en el sistema de coordenadas del cuadro virtual son menos que una parte en doscientos mil.