ITU-R P 1058-2 SPANISH-1999 Digital Topographic Databases for Propagation Studies《用于传播研究的数字拓扑数据库》.pdf

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1、 Rec. UIT-R P.1058-2 1 RECOMENDACIN UIT-R P.1058-2 BASES DE DATOS TOPOGRFICOS DIGITALES PARA ESTUDIOS DE PROPAGACIN (Cuestin UIT-R 202/3) (1994-1997-1999) Rec. UIT-R P.1058-2 La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que la aplicacin de modelos de prediccin de la propagacin requi

2、ere informacin topogrfica; b) que los futuros modelos de prediccin de la propagacin podrn hacer uso de una informacin topogrfica ms detallada; c) la necesidad de proporcionar un asesoramiento tcnico prctico sobre la elaboracin de mapas topogrficos digitales para las predicciones de la propagacin; d)

3、 que es preciso que las distintas administraciones intercambien datos entre s; e) que es conveniente establecer una base mundial de datos topogrficos, recomienda 1 que los sistemas de coordenadas para las bases de datos topogrficos se determinen de conformidad con el 2 del Anexo 1; 2 que la separaci

4、n horizontal entre los datos que figuran en las bases de datos topogrficos se determine teniendo en cuenta la informacin contenida en el 5 del Anexo 1; 3 que las bases de datos topogrficos identifiquen sin ambigedad las superficies marinas y lacustres, incluidas sus alturas; 4 que las bases de datos

5、 contengan informacin sobre la superficie del terreno, sea sta natural o artificial, as como detalles sobre el tipo y altura de la misma; 5 que al elaborar las bases de datos topogrficos se tenga en cuenta la informacin adicional contenida en el Anexo 1. ANEXO 1 1 Introduccin Las bases de datos topo

6、grficos digitales establecidas para predicciones de la propagacin deben contener informacin relacionada con el tipo de prediccin que va a llevarse a cabo. En frecuencias superiores a unos 30 MHz, se necesita normalmente informacin sobre la altura del terreno y la superficie del mismo. Para realizar

7、predicciones de la propagacin detalladas en frecuencias superiores a unos 1 000 MHz, especialmente en zonas urbanas, adems de la informacin relativa a la altura del terreno se necesita generalmente conocer el emplazamiento, el tamao y la orientacin de las edificaciones. Cabe esperar el desarrollo de

8、 modelos de prediccin cada vez ms sofisticados que permitan efectuar unas predicciones de la propagacin ms detalladas pero que a la vez exijan informacin ms completa y, posiblemente, una separacin horizontal ms reducida entre las muestras de datos. El objeto del presente Anexo es ofrecer orientacion

9、es sobre el tipo de informacin que deben contener las bases de datos topogrficos y sobre los valores adecuados de la separacin horizontal entre las muestras de datos. Cabe sealar que puede preverse una amplia gama de utilizacin de las bases de datos topogrficos y tambin que puede identificarse una a

10、mplia gama de informacin sobre superficies del terreno. No es probable que en una regin geogrfica determinada aparezcan todos los tipos de superficie del terreno, lo cual tiene una consecuencia importante con respecto al almacenamiento de datos. Si bien puede elaborarse un conjunto universal de info

11、rmacin sobre superficie del terreno, 2 Rec. UIT-R P.1058-2 muchas de las categoras establecidas seran irrelevantes en la mayora de las aplicaciones especficas de las bases de datos topogrficos. Ello supondra contar con un requisito de capacidad de almacenamiento innecesario. En esas circunstancias,

12、no parece adecuado por el momento desarrollar un conjunto de categoras de superficie del terreno que se utilizaran de la misma forma en todas las aplicaciones. No obstante, puede ofrecerse cierta orientacin sobre las categoras que se han considerado convenientes y sobre las que se estima pertinente

13、proseguir las investigaciones. Por razones similares a las expuestas, no puede proponerse un formato de almacenamiento universal. Sin embargo, se ha considerado apropiado que las rutinas de los programas informticos para prediccin de la propagacin accedan a las bases de datos mediante el interfaz lg

14、ico adecuado. De esta forma, puede modificarse el contenido y estructura de las bases de datos a medida que se dispone de ms informacin sin que resulten afectadas las citadas rutinas de prediccin, introduciendo las modificaciones correspondientes en el mencionado soporte interfaz lgico. Para realiza

15、r un intercambio satisfactorio de una base de datos topogrfico, por ejemplo entre administraciones o entre un suministrador y un cliente, es fundamental que con la base de datos se suministre el soporte lgico adecuado o que se disponga de informacin completa sobre el tipo de almacenamiento y el cont

16、enido de la base de datos. 2 Sistemas de coordenadas Los datos topogrficos pueden estar referidos a cualquiera de los diversos sistemas de coordenadas. Estos corresponden normalmente a una de las dos categoras principales: coordenadas angulares, normalmente de latitud relativa al Ecuador y de longit

17、ud relativa a un meridiano de referencia, en general el de Greenwich; una proyeccin rectangular aplicada a una zona particular de la superficie de la Tierra segn una proyeccin matemtica definida. Las principales caractersticas de ambos sistemas pueden resumirse del modo siguiente: las coordenadas de

18、 latitud-longitud proporcionan una cobertura mundial sin discontinuidades pero con una relacin no lineal entre los valores de las coordenadas y las distancias sobre el terreno. En particular, el factor de escala entre la longitud y la distancia sobre el terreno vara con la latitud; las proyecciones

19、rectangulares se aproximan a una relacin lineal y de escala invariable entre las coordenadas y las distancias sobre el terreno en una zona geogrfica definida, pero deben redefinirse para distintas zonas a fin de evitar una distorsin significativa. Muchos servicios cartogrficos nacionales adoptan una

20、 proyeccin rectangular para el trazado de mapas en papel y, por esta razn, los datos topogrficos ms detallados para una determinada zona suelen estar indexados a intervalos regulares en la proyeccin local. Muchos sistemas cartogrficos nacionales se basan en la proyeccin transversal de Mercator. El s

21、istema de proyeccin universal transversal de Mercator (UTM, universal transverse Mercator) es un conjunto de dichas proyecciones basado en definiciones uniformes para distintas longitudes, en los cuales el norte est referido al Ecuador. Esto proporciona un grado til de normalizacin. En algunos casos

22、 se prefieren proyecciones de mayor exactitud en una latitud y longitud determinadas, en las cuales suelen elegirse valores especficos de elipticidad de la Tierra a fin de reducir al mnimo los errores. Existe tambin un cierto nmero de proyecciones no transversales de Mercator. La eleccin del sistema

23、 de coordenadas puede depender de varios factores, entre ellos los siguientes: Cuando es importante una precisin lo ms alta posible es conveniente mantener el sistema de coordenadas de origen, dado que la conversin a un sistema diferente ocasiona usualmente una prdida de exactitud. Cuando se extraen

24、 perfiles de trayectos cortos, los datos indexados a una proyeccin rectangular permiten una simplificacin til, dado que una lnea recta en el espacio de coordenadas se aproxima a una lnea recta en el suelo. La discrepancia, en comparacin con un verdadero trayecto circular, depende del sistema de proy

25、eccin y de la orientacin y longitud del trayecto. Como norma general, se considera que una lnea recta en una proyeccin rectangular es suficientemente precisa para los estudios de propagacin hasta aproximadamente 100 km. Sin embargo, las discrepancias actuales varan segn la proyeccin utilizada y tien

26、den a ser mayores para las orientaciones de trayecto Oeste-Este y en latitudes altas. Los usuarios deben evaluar los errores del caso ms desfavorable cuando tracen perfiles de trayecto en forma de una lnea recta en una proyeccin rectangular. Las coordenadas de latitud-longitud ofrecen una cobertura

27、continua en zonas amplias. Cuando se utiliza la geometra de crculo mximo para evitar una no linealidad excesiva, el empleo de coordenadas de latitud-longitud evita la necesidad de efectuar la conversin de muchas coordenadas a una proyeccin rectangular. Rec. UIT-R P.1058-2 3 En vista de los factores

28、mencionados precedentemente, no es posible recomendar un sistema de coordenadas nico para todos los casos. Para la coordinacin internacional se recomienda la utilizacin de las coordenadas de latitud-longitud, en vista de su capacidad para abarcar toda la superficie de la Tierra sin discontinuidades.

29、 En los casos en que hay una necesidad prctica de una proyeccin rectangular, es preferible emplear coordenadas UTM por razones de uniformidad. En el Cuadro 1 se resume lo expuesto anteriormente. CUADRO 1 Sistemas de coordenadas 3 Dato geodsico Un dato geodsico es el conjunto de valores de referencia

30、 en los que debe basarse un sistema de coordenadas. Para la coordinacin internacional se recomienda el dato WGS 84, basado en el geoide GRS 80. 4 Compatibilidad en la base de datos Debe prestarse la debida atencin al combinar datos topogrficos o cartogrficos provenientes de distintas fuentes, a fin

31、de garantizar su compatibilidad. En general, se producirn desajustes si todos los datos no estn basados en un mismo dato geodsico y un mismo sistema de coordenadas. 5 Separacin horizontal en una base de datos macroscpicos El valor de la separacin horizontal entre puntos de datos que debe utilizarse

32、en una base de datos topogrficos depende de la utilizacin de los datos. No se puede recomendar un valor en particular. En la prctica, las separaciones horizontales suelen estar comprendidas entre 20 m y 1 km aproximadamente, o el equivalente en latitud-longitud. Diversos modelos de prediccin de la p

33、ropagacin no slo tienen distintos requisitos para la resolucin horizontal, sino tambin sensibilidades distintas a los cambios en la resolucin horizontal. No debe suponerse que el hecho de aumentar la resolucin horizontal en un determinado mtodo de propagacin mejora siempre la precisin de la predicci

34、n. 6 Precisin de los datos de altura del terreno La precisin de los modelos de prediccin de la propagacin puede verse muy afectada por la precisin de los datos de altura del terreno contenidos en una base de datos topogrficos. Por lo general, la precisin de las alturas del terreno se expresan como u

35、n valor de error cuadrtico medio. La resolucin horizontal, la precisin vertical y el mtodo de propagacin utilizado afectan al resultado calculado. En general, los mtodos de propagacin determinsticos ms detallados exigen una resolucin y precisin mayores en los datos topogrficos, pero los detalles var

36、an en cada caso. Se considera aceptable para muchas finalidades un error cuadrtico medio de 15 m en los datos de altura del terreno. Parmetro Latitud-longitud UTM Otros sistemas Aplicabilidad Toda la Tierra Mayor parte de la Tierra Generalmente local Forma de cuadrcula Trapezoide curvilneo Buena apr

37、oximacin a la proyeccin cuadrada Generalmente buena aproximacin a la proyeccin cuadrada Variacin del factor de escala Vara con la latitud Buena aproximacin a un valor constante Generalmente buena aproximacin a un valor constante Limitaciones Ninguna Segn la longitud Variables 4 Rec. UIT-R P.1058-2 7

38、 Principios generales del almacenamiento de datos de altura del terreno Las bases de datos topogrficos ms utilizadas para la prediccin de la propagacin y la planificacin radioelctrica utilizan conjuntos de datos bidimensionales a intervalos iguales en el sistema de coordenadas elegido, denominados d

39、atos en rejilla. Esto tiene la ventaja de que nicamente se necesitan coordenadas horizontales para los puntos de referencia, y la mayora de los datos consisten en conjuntos de valores de altura autoindexados. Por lo general, en las proyecciones rectangulares la separacin horizontal entre los datos s

40、er la misma en una base de datos. Para las coordenadas de latitud-longitud, la separacin en longitud aumenta a veces por pasos a medida que aumenta la latitud a fin de mantener aproximadamente constante el factor de escala en longitud. Se recomienda el almacenamiento de datos en rejilla en las bases

41、 de datos topogrficos utilizadas para estudios de propagacin, debido a su simplicidad y amplia utilizacin. La informacin que figura a continuacin, constituye una orientacin general sobre otros mtodos para almacenar datos topogrficos que pueden ser de utilidad. Despierta cada vez mayor inters la util

42、izacin de otras estrategias de almacenamiento para los datos topogrficos, tanto para reducir el espacio de almacenamiento como para conseguir, en algunos casos, una representacin ms eficaz de la altura del terreno. Pueden utilizarse mtodos corrientes para comprimir los datos topogrficos, aunque, en

43、general, se obtienen ndices de compresin mayores utilizando mtodos especializados, no todos ellos exentos de error. Algunos ejemplos de la compresin de los datos en rejilla son los siguientes: transformada discreta de coseno (DCT, discrete cosine transform); diversas formas de codificacin Huffman, q

44、ue pueden estar exentas de errores y resultar particularmente eficaces si la diferencia entre las alturas reales y una prediccin de la altura a partir de puntos vecinos tiene codifi-cacin Huffman para el almacenamiento; utilizacin de una separacin variable entre puntos segn la irregularidad del terr

45、eno, la cual puede almacenarse eficazmente en formatos de relacin mediante nodos con ramificacin cudruple. Cuando se dispone de datos de altura del terreno con una resolucin horizontal suficiente para puntos de localizacin irregular, lo que implica normalmente un sistema de reconocimiento que selecc

46、ione accidentes como cerros y valles, el mtodo de la red irregular triangulada (TIN, triangulated irregular network) tiene varias ventajas. Se basa en el almacenamiento de las coordenadas horizontales y la altura de cada punto. Es necesario tambin definir una triangulacin que vincule todos los punto

47、s, para representar el terreno en forma de facetas triangulares contiguas. La triangulacin puede almacenarse explcitamente, o implcitamente para la reconstruccin durante la recuperacin de los datos. Cabe destacar que la ventaja del mtodo TIN radica en que los puntos estn referidos a las caracterstic

48、as del terreno, que en general son irregulares. Se plantean las dos cuestiones siguientes: la cartografa tradicional no siempre presenta esos puntos de manera precisa con la resolucin adecuada; un sistema TIN derivado de datos en rejilla debe utilizar un sistema para identificar los puntos topogrfic

49、amente ms significativos. Cabe sealar tambin que pueden existir triangulaciones ambiguas para puntos separados regularmente. 8 Representacin de los datos de altura del terreno Los valores de la altura del terreno en rejilla pueden representar distintos aspectos de la altura del terreno: a) la altura mxima,