LOS EFECTOS DEL SISMO EN LA INFRAESTRUCTURA GEODESICA DE PUERTO RICO, OCURRIDOS EN LA ZONA SUROESTE DE LA ISLA.

Autor:  Héctor M. Sanabria Valentín

hsanabria@hlcmgroup.com

Co Autor: Rigoberto Alejandro Moreno Vázquez

rigobertoamv@gmail.com

En Puerto Rico, la infraestructura geodésica ésta compuesta por una Red activa de bases GNSS que operan 24/7, estas se les conoce como CORS por sus siglas en inglés, Continuously Operating Reference Station. Los CORS con los que cuenta dicha infraestructura son los siguientes: PRHL, PRAR, PRJC, MAYZ, PRLT, PRMI, PRGY, P780, MIPR, PRN4, PRLP, PRFJ y CUPR, mismos que se encuentran expuestos en la siguiente imagen 01.


Imagen 01
Ubicación de los CORS en Puerto Rico.
Fuente: https://www.ngs.noaa.gov/CORS_Map/

Los otros dos componentes, son los controles pasivos o sea las marcas que están localizadas sobre la superficie terrestre, estas pueden tener posición horizontal solamente o pueden ser referencias de Nivel (RN) o BMS por sus siglas en inglés imagen 02.

La red de controles verticales en Puerto Rico está compuesta por un total de 678 RN distribuidas de la siguiente forma 618 en la isla grande, 34 en la isla municipio de Vieques, 17 en la Isla municipio de Culebra y 9 en la Isla protegida de Mona ver la imagen 03.


Imagen 02
Red de controle Verticales PRVD02

De la totalidad de la red de controles verticales (678BMS) del datum PRVD02, se observaron para el desarrollo del modelo geoidal hibrido un total de 121 BMS de estos se rechazaron 14 utilizándose para el desarrollo del modelo geoidal hibrido 2018 (107).


Imagen 03
Red de controles verticales en Puerto Rico observados por GNSS utilizados en el nuevo modelo geoidal 2018
Fuente: https://www.ngs.noaa.gov/opusmap/

QUE SON LOS TERREMOTOS O SISMOS

Son movimientos bruscos de la corteza terrestre. Los sismos o terremotos se producen por liberación de energía, idealmente en un punto. El desplazamiento relativo de dos bloques se da en un plano de falla. El punto, hipocentro (3D) o epicentro (2D en superficie) representa la posición central de ese plano de falla. Esta energía se transmite por el interior de la tierra de forma ondulatoria ondas P o primaria y ondas S o secundaria y también las ondas de cuerpo o superficie como las ondas Love y Rayleigh.  La interacción de estas ondas con la superficie terrestre produce las ondas L, causante de los daños sísmicos. El registro gráfico de los terremotos se realiza mediante aparatos o instrumentos llamados sismógrafos. La intensidad de los terremotos se mide de acuerdo con la escala de Mercalli Modificada (MM) en el Caribe. La antigua escala de magnitud conocida como Richter, mide el terremoto por su tamaño, basado en la energía liberada. Esta escala fue ideada por el japonés Wadati en 1931; pero la escala mantiene su nombre en honor al norteamericano Charles F. Richter, quien desarrolló el concepto en 1935 en el Estado de California. Se diferencia de la escala Mercalli Modificada, en que ésta interpreta la intensidad basada en las instalaciones humanas dañadas por el terremoto mientras que la Richter mide la energía liberada por el movimiento telúrico.


Imagen 04
Mostrando la Falla el Hipocentro, Epicentro y las ondas Sísmicas

Los terremotos son causados directa o indirectamente por movimientos de las placas tectónicas o por fallamientos tectónicos. Las placas tectónicas se mueven por corrientes de convección que son generadas en el manto de la Tierra. El magma contenido en el manto está en estado fundido o semifundido y se le considera líquido. En superficie su enfriamiento forma las placas tectónicas que si tienen estado sólido.  De una manera similar al famoso experimento de la “Gota de Brea” que se ha estado llevando a cabo en la Universidad de Queensland desde 1972. En el manto de la Tierra, las corrientes de convección son generadas por cambios en la temperatura y densidad. El material más caliente en la parte inferior del manto asciende y el más frio desciende generando cambios constantes por la circulación del material.

QUÉ SON LAS PLACAS TECTONICAS

Las placas tectónicas son enormes pedazos de corteza en la parte superior rígida del manto, que encajan en sus bordes y cubren la superficie de la Tierra. “Ver imagen 05”, existen sobre 12 placas grandes y varias pequeñas. Estas placas se mueven muy lentamente solo varios centímetros al año similar a la velocidad con la que crecen las uñas. Las placas tectónicas se mueven y le dan forma a la superficie de la Tierra. Las placas tectónicas se mueven en diferentes direcciones y a diferentes velocidades, una relativa a la otra en interacción entre sus bordes. Ese movimiento de las placas es una de las causas que hacen que cambien los valores de coordenadas en los marcos de referencia geodésicos.


Imagen 05
Placas Tectónicas

La Isla de Puerto Rico está localizada entre las placas de Norte América y la del Caribe. Hay evidencia de subducción oblicua y desplazamiento lateral entre las dos placas. La actividad sísmica se concentra en ocho (8) zonas ver imagen 06.

  1. La trinchera de Puerto Rico
  2. Las fallas de pendiente Norte y Sur de Puerto Rico
  3. Al noreste en la Zona del Sombrero
  4. Al oeste en el Cañón de la Mona
  5. Pasaje de Mona
  6. Al este, en las depresiones de Islas Vírgenes y Anegada
  7. Depresión de muertos al sur
  8. En el suroeste de Puerto Rico

Imagen 06
Actividad Sísmica

El área sur y suroeste de la Isla fue afectada el día 7 de enero del corriente año, por un terremoto de magnitud 6.4 Mw, que trajo como consecuencia el desplazamiento de las siguientes estaciones de monitoreo continuo de GNSS (CORS) por sus siglas en inglés: PRGY, PRMI, P780 y PRJC, las cuales ya la agencia federal “National Geodetic Survey”  (NGS) por sus siglas en inglés determinó sus nuevas posiciones y las mismas están publicadas en el página web de dicha agencia.

No solamente las estaciones de monitoreo continuo se afectaron, sino también los controles horizontales de ORDEN “B” que se establecieron en 1995 para el proyecto del Centro de Recaudaciones de Ingresos Municipales (CRIM), que están en el área impactada por el movimiento telúrico estas son (AB9841 Lajas2 y AB9842 Magas).  Las referencias de nivel de primer orden segunda clase (BMS) por sus siglas en inglés, que se establecieron entre los años de 2007 al 2011 para el proyecto del Datum vertical PRVD02 y que se encuentran en el área donde el sismo ocasiono daños a las obras civiles como a los CORS en el área de estudio. El estudio realizado comprende los municipios de Ponce, Peñuelas, Guayanilla, Yauco, Sabana Grande y La Parguera, Lajas, P.R., ver imagen 07.


Imagen 07
Municipios de la zona de estudio

Del área de estudio se seleccionaron once (11) referencias de control las cuales se ilustran en la imagen 07 con sus nombres. La zona de amortiguamiento en amarillo (Buffer Zone) contiene 95 BMS de los cuales dos son controles horizontales del proyecto del CRIM que se nivelaron en proyecto del PRVD02 mencionados en el párrafo anterior. De las once (11) referencia excluyendo las del orden B hay 7 que tenían posición horizontal publicada en https://www.ngs.noaa.gov/opusmap/. Como se ilustra en la imagen 03.

El método de observación fue el estático, las sesiones de observación tienen más de cuatro (4) horas estas se efectuaron con receptores de doble frecuencia  marca Trimble Modelos R6, R10, R4-3 y  exceptoR10-2 todos con trípode fijo con alturas variadas entre ( 1.80m, 2.000m y 2.050m ) exceptuando la observación de la RN DO1339 (975 8053D) que hubo que añadirle una extensión para evitar la posible multi trayectoria por una verja de alambre eslabonado y con una serpentina arriba, la altura de la antena en esta fue de 2.67m . La RN DO1332 (B1014) fue observada con una unidad Trimble modelo R10-2, la altura de la antena (HI) fue de 2.05m. Las imágenes que siguen a continuación (08 y 09) son con el propósito de ilustrar los equipos en las RN.      PID DO 1335 (975- 8053A) observada por el agrimensor Ángel Noel Colón Guzmán, la próxima imagen es en la RN., PID DO1273 (D1011) observada por el agrimensor Javier Osvaldo Escobales Medina.

Imagen 08
DO1335 (975-8053A)
Agrimensor Ángel Noel Colón Guzmán

Imagen 09
DO1275 (D1011)
Agrimensor Osvaldo Javier Escobales Medina, PS.
R. López De Azua & Asociados., PSC.

Todos los datos obtenidos en el campo se procesaron con el programa en línea OPUS versión   https://www.ngs.noaa.gov/OPUS/ , excepto los datos de la estación  Lajas2 (AB9841) el cual se procesó con el programa en línea Trimble RTX-PPP, de los resultados obtenidos, se cotejaron los indicadores estadísticos de la calidad de las observaciones en cuanto a: OBS. usada, ambigüedades resueltas, RMS y los Pick to Pick, encontrando que todas cumplían con estos criterios.

Se compararon las alturas ortométricas determinadas por nivelación geométrica diferencial del Datum vertical de Puerto Rico, (PRVD02) con las alturas ortométricas derivadas por GNSS utilizando el modelo geoidal 2018, para determinar los desplazamientos verticales (subsidencia, alzamiento y licuefacción) producidos por el terremoto ver mapa en la imagen 10.


Imagen 10
Mapa de representación de desplazamiento verticales (subsidencia).

Del control de Orden “B” AB9842 (Magas) se identificó subsidencia (Subsidence) de 0.148 cm y del control de orden “B” AB9841 (Lajas 2) se elevó (Uplift) 0.057cm y el DO1298 (C1012) que tuvo un (Uplift) de 0.032cm, los demás controles verticales demostraron subsidencia (Subsidence) entre 0.002 cm DO 1275 (D1011) hasta 26.3 cm DO1335 (975-8053A).

De los resultados obtenidos también se analizaron los desplazamientos horizontales y verticales observados, se analizaron aquellos que tenían posición horizontal previamente determinados y cuyos valores están publicados en la siguiente dirección https://www.ngs.noaa.gov/opusmap/ . Ver imagen 11


Imagen 11
Desplazamientos Horizontales

Los desplazamientos horizontales de los siguientes controles de ORDEN, B “Magas” se desplazó su posición original en un Azimuth de 231° 50ʹ 34″ y una distancia de 12.5 cm, “Lajas 2” se desplazó en un Azimuth de 346° 22ʹ 23″ y una distancia de 10.2 cm. En la imagen número 11 se ilustra el componente de la dirección y la magnitud (distancia) de todos los controles observados.

La placa del Caribe se mueve de manera natural sin actividad sísmica en dirección noreste, los efectos del sismo indican que los controles observados se desplazaron en sentido suroeste debido a que el terremoto ocurrido fue en la microplaca que va desde el oeste de la Isla de Puerto Rico en dirección sureste como ilustra la imagen 04, excepto D1011, C1013, M1913, R1013 y Lajas2 que se desplazaron en dirección noroeste.

Para validar el trabajo realizado en campo y entregarle al lector un dato adicional de la tecnología con que se cuenta hoy día se realizó un mapa de interferometría utilizando la información del satélite Sentinel-1 de la European Space Administration (ESA) dentro del programa Copérnico destinado a la monitorización terrestre, atmosfera y los océanos.

Su instrumento principal es un radar de apertura sintética (SAR) en la banda C, el cual es utilizado con frecuencia para la vigilancia del tráfico marítimo, el hielo marino, los derrames de petróleo, los terremotos, los desplazamientos de tierra y para la generación de cartografía.

El gran atractivo de esta tecnología de satélites SAR es que puede proveer imágenes durante el día y la noche y en cualquier condición meteorológica ya que es un sensor activo. Aunque se puede extraer información de las imágenes de SAR capturadas, por lo general estas imágenes se procesan posteriormente para su análisis. Para este estudio de interferometría se obtuvieron imagenes de la zona afectada del 2 de enero “antes del sismo” y del 26 de enero del presente año “después del sismo”.

Metodología Empleada:

Se busca corroborar la información obtenida en el campo mediante el uso de GPS/GNSS sobre referencias de nivel y que a su vez tuviesen posición horizontal para poder determinar desplazamientos horizontales y verticales, para esto se utilizó la técnica de interferometría diferencial (DinSar) para mapear la deformación sufrida en el área de estudio.

Se obtuvieron dos imágenes la primera (1) denominada (Master) del 2 de enero de 2020 antes del sismo y la segunda (2) denominada (Slave) del 26 de enero de 2020.

Se utilizó el programa SNAP proviene del acrónimo (Sentinel Application Platform) y responde a un programa gratuito ofrecido por la Agencia Espacial Europea para procesar y analizar las imágenes satelitales provenientes del satélite Sentinel-1, también se utilizó el programa QGIS versión 3.2. para la representación de los resultados Ver imagen 12.


Imagen 12
Resultado grafico de interferometría

El post proceso de las dos imágenes nos muestran unos contornos de la banda C utilizada para este estudio, que para el caso de Sentinel-1 trabaja en un rango de longitud de onda (λ) de 5.6cm, cada ciclo de fase equivale a 2.8cm de deformación.

En la imagen se aprecian ocho (8) simetrías del mismo color desde el punto más alto con dirección a la costa hasta el punto más bajo, si multiplicamos 2.8cm x 8 = 22.44 cm que es el desplazamiento en la línea de visión del satélite (line-of-sight), oblicuo.

Esto compara con el estudio efectuado por GPS/GNSS en el área de mayor impacto.

Conclusión:

Los profesionales de la agrimensura (topografía) deben tener mucho cuidado en la zona afectada por el terremoto ya que estos controles perdieron su posición vertical en su mayoría y aquellos que tenían posición horizontal también y no es aconsejable el utilizar los mismo para cualquier tipo de estudio sean estos:

Topografía, nivelación como tampoco aquellos que tenían posición horizontal por ajuste de redes (Magas y Lajas 2) y tampoco los que tenían posición publicada por OPUS SHARE.

Bibliografía:

  1. Red Sísmica de Puerto Rico
  2. Real Academia de Ciencia Exactas, Física y Naturales (RACEFM) España.
  3. Tesis de Maestría Sr. Gilberto Hermosillo Camacho (Universidad de Salamanca España)                               septiembre 2018
  4. Wikipedia.org
  5. http://www.gissandbeers.com

Contribución y agradecimientos: A los colegas agrimensores que al yo llamarlos y explicarles el propósito de mi intención de analizar los efectos en los controles horizontales y verticales en el área más afectada por el terremoto del día 7 de enero del corriente año, dijeron cuente con nosotros.

  1. Javier Osvaldo Escobales Medina, PS, (R. López de Azua & Asociados, PSC)
  2. Angel Noel Colón Guzmán, PS  (Global Survey, PSC)
  3. Luis S. Berrios Montes, PS  (Luis Berrios & Asociados)
  4. Carlos Lebron Cabrera, PS (JEB & Asociados)
  5. Victor M. Seda Figueroa  (V. Seda & Associates, PSC)
  6.  Luis E. Torres Román, PS
  7. Alex Hornedo Robles, PS, PE  (A Hornedo Robles & Asociados, PSC)
  8. Sr. Daniel Diaz Torres, MSPH
  9. Luis A. Maldonado Perez, PS, MGST.

Procesamiento de imágenes a partir de vehículos aéreos no tripulados utilizando software libre.

Las tendencias de los software libre, como componentes para el desarrollo y aplicación de la Geomática.

Existe gran cantidad de información en internet referente a vehículos aéreos no tripulados (VANT’s) o drones, como se les conoce popularmente, desde planificación de vuelos hasta crear un modelo de elevación digital. Sin embargo, esta información suele presentarse de manera fragmentada y dispersa. Por tanto, este documento pretende resumir los aspectos que se consideran más importantes sobre los vuelos planificados y no planificados de VANT’s, los programas disponibles y cómo se procesa la información de los vuelos planificados para obtener productos orientados al manejo de los recursos naturales.

Llega a nuestro escritorio el presente documento, el cual compartimos.

Imperdible; Congreso Internacional de Geomática 2018, en La Habana Cuba.

Del 19 al 23 de Marzo del 2018, sera una excelente oportunidad para conocer o continuar aprendiendo sobre las nuevas tecnologías y lo que nos ofrece la Geomática.

Evento que se encuentra organizando el Ministerio de Comunicaciones de la República de Cuba.

Estos serán algunos de los temas:

  • Geodesia y Topografía Aplicada.
  • Catastro, Sistemas de Información Catastral.
  • Cartografía y Bases de Datos Espaciales.
  • Percepción Remota y Fotogrametría.
  • Estudios Marinos.
  • Infraestructuras de Datos Espaciales y SIG.
  • Geomática en función del Medio Ambiente y el Turismo.

Dentro del congreso se llevara acabo el evento Expo Drone 2018, donde se incluye:

  • Exposición de Drones, equipamiento asociado y software.
  • Muestra de Aplicaciones en Cartografía, Agricultura, Minería, Construcciones, etc.

3Geomática 2018