HomeBlogGeodesia Estimación de Magnitud del Desplazamiento en Estaciones GPS pos Terremoto en Chile 27-02-2010
Estimación de Magnitud del Desplazamiento en Estaciones GPS pos Terremoto en Chile 27-02-2010
Introducción
A raíz del terremoto
de magnitud 8.8 Richter que ocurrió en Chile el día 27 de febrero
de 2010, Ingenieros Geomensores y egresados de la misma carrera de la Universidad
de Santiago de Chile, movidos por inquietud personal, decidieron en principio
de forma aislada y después aunando esfuerzos, realizar un diagnóstico
del desplazamiento que podrían haber sufrido algunas estaciones GPS
que cuentan con observaciones antes, durante y después del terremoto.
Contando con herramientas de uso común en sus lugares de desempeño
profesional, como programas comerciales de procesamiento, datos GPS de estaciones
activas de libre disposición y datos cedidos por empresas o entidades,
fue posible reunir antecedentes en las ciudades de Copiapó, Santiago,
Viña del Mar, Talca, Concepción, Mulchén y Maihue en
Chile, además de observaciones en la ciudad de Mendoza, San Juan, Salta
y Esquel en Argentina.
Los alcances de este estudio preliminar son estimar la sensibilidad de las
mediciones en la detección de desplazamientos de vértices materializados
y evaluar el desplazamiento con nivel decimétrico de precisión.
Metodología
de Estudio
Considerando
que la influencia significativa de eventuales desplazamientos de estaciones
GPS ocurrió en el territorio chileno al menos entre Valparaíso
y la ciudad de Concepción, como también en las Provincias de Mendoza
y San Juan en Argentina, se utilizaron para el estudio estaciones activas GPS
lejanas del epicentro, ubicadas en Copiapó - Chile (COPO), en Argentina
en la Provincia de Salta (UNSA) además de (ESQU) en la Provincia de Chubut.
De esta forma se realizaron determinaciones relativas utilizando programas de
pos procesamiento GPS desde las estaciones no desplazadas debido a su lejanía.
Adicionalmente, con objeto de tener una segunda visión de desplazamientos,
se recurrió al procesamiento absoluto mediante la técnica PPP
(Precise Point Positioning), técnica de pos procesamiento que no requiere
de estaciones de referencia. Este método utiliza las observables; código
C/A y fase de las portadoras junto con archivos de efemérides precisas
y correcciones de los relojes de los satélites, información puesta
a libre disposición de los usuarios por los Centros de Análisis
del IGS (International GNSS Service), este se utilizó en las Estaciones
GPS de Referencia Activas que captaron datos durante el movimiento sísmico.
Estaciones
de Referencia Activas y Vértices GPS disponibles
Las estaciones
utilizadas para este estudio se presentan a continuación
A continuación
se presentan algunas imágenes de las estaciones de referencia utilizadas:
SANT
CONZ
MZAS
ESRI
MZAC
CFAG
UTAL
ESQU
Validación
de las Coordenadas de Referencia
Con el propósito
de separar el efecto que puede provocar la asignación de coordenadas
fijas en las probables estaciones de referencia y tomando en cuenta que UNSA
y ESQU se encuentra en zona nominalmente no afectada por el sismo, se procedió
a estimar la variación de las coordenadas de las estacione COPO, CFAG,
MZAC y MZAS, a partir de UNSA, con datos de 24 horas, al menos de dos días
anterior y dos días posterior al terremoto. Los resultados arrojan las
siguientes variaciones de coordenadas entre antes y después del sismo,
con dispersiones al 95% de confianza.
(*) magnitud
del desplazamiento del mismo orden de la precisión del método
Las estaciones
CFAG y COPO presentan variaciones centimétricas con precisión
del mismo orden de magnitud, ello las valida como estaciones fijas para los
fines de este estudio. Sin embargo, las estaciones MZAC y MZAS presentan variación
superior al decímetro, por ello se excluyen de la consideración
de fijas.
Presentación
de Resultados
Las magnitudes
a estudiar son referidas a variaciones en componentes horizontal y vertical,
por ello se decidió referirlas a la proyección UTM, que al ser
de pocos metros en magnitud, para este caso específico, son consideradas
iguales a las horizontales locales en la superficie terrestre.
A fin de resumir y facilitar la lectura, se recurrió principalmente a
la presentación de resultados en forma tabular y resultados finales en
forma de mapa de variación de coordenadas según las componentes
Este, Norte, Altura y sus combinaciones.
Procesamiento
Relativo
Utilizando
las estaciones COPO, UNSA, CFAG y ESQU como referencia se procesaron las estaciones
VM01, SANT, ESRI, UTAL, CONZ, MULC, MC07, dos días antes y dos días
después del movimiento sísmico, un resumen de las variaciones
obtenidas se presenta a continuación:
Variación
desde COPO:
(1) mediciones
sin redundancia
Variación desde
CFAG:
(1) mediciones sin redundancia
Variación desde ESQU
Las estaciones
METR, ESRI y UTAL están montadas sobre edificios, los que eventualmente
pueden haber sufrido movimientos durante el sismo más allá del
movimiento de la superficie terrestre, sin embargo, consultados los encargados
de la administración de los datos GPS de dichas estaciones, todos ellos
informaron que el edificio que soporta las antenas y el emplazamiento de la
antena GPS no sufrió alteraciones después del terremoto, quedando
en la misma posición relativa al edificio, por lo tanto sin influencia
de este tipo en los datos adquiridos después del sismo.
Mapa de
Vectores de Desplazamiento de las Estaciones GPS
El mapa
a continuación presenta los vectores de desplazamiento, los cuales se
obtuvieron tomando en cuenta la variación en coordenadas este y norte.
El mapa
anterior representa magnitudes de desplazamiento estimados mediante procesamiento
relativo de las estaciones GPS estudiadas pos terremoto
Procesamiento
mediante PPP
Debido a
la cantidad de horas de datos que poseen las estaciones activas es posible realizar
el procesamiento mediante la técnica Precise Point Positioning (PPP).
Se procesó en modo cinemático, obteniendo coordenadas a tasa de
15 ó 30 segundos según la configuración de la estación
de referencia.
Se procesaron 3 horas antes del movimiento sísmico (03:00 a 06:00 UTC)
y tres horas después (07:00 a 10:00 UTC) con un 95% de nivel de confianza,
se presenta a continuación la variación de coordenadas:
Variación
de Coordenadas Mediante PPP
Se percibe
que las variaciones estimadas mediante esta técnica entrega resultados
similares a los obtenidos mediante el procesamiento relativo.
Comportamiento
Estaciones Activas durante el Terremoto mediante PPP
Si bien
se procesaron una cantidad importantes de horas, se presenta en forma gráfica
sólo un segmento de los resultados. Considerando que el terremoto se
produjo a las 06:34:14 UTC (según U.S. Geological Survey) los siguientes
gráficos presentan el comportamiento de las coordenadas Este, Norte y
Altura durante 14 minutos, desde las 06:30 a las 06:44 UTC, en las siguientes
estaciones de referencia COPO, SANT, CONZ, MZAC y CFAG.
De las estaciones
estudiadas COPO es la única que no presenta cambio significativo en sus
coordenadas. CONZ es la primera estación en representar el movimiento
sísmico a las 6:34:30, consecuente con el horario oficial de ocurrencia
del terremoto, SANT y MZAC lo perciben a las 6:36:15 y CFAG a las 6:37:30.
Procesamiento
en Modo Cinemático
El procesamiento
en modo cinemático, con base en las estaciones COPO y MZAC, de los datos
pertenecientes a estación METR muestran clara variación significativa
de la tendencia de sus coordenadas, antes y después de transcurrido el
sismo, en un lapso de aproximadamente dos minutos. A continuación se
presentan sus gráficos y valores de tendencia, antes y después
del sismo.
La siguiente
tabla presenta la variación de las coordenadas pre y post terremoto en
modo cinemático:
Análisis
Respecto
de la sensibilidad de las mediciones
Los resultados de los procesamientos relativos y mediante PPP muestran que
la sensibilidad de las variaciones de las coordenadas se encuentran en el
orden de 0,1 metros con un nivel de confianza del 95%, de esa manera los valores
de desplazamientos obtenidos en el presente estudio no pueden ser estimados
con resolución mejor que esa magnitud.
Respecto de la precisión
de las determinaciones
Siendo que las estimaciones de desplazamiento tienen dispersión de
0,1 metros, la redundancia de ellas permite asegurar que los resultados tienen
al menos ese grado de significancia.
Respecto de la extensión
de influencia
No siendo una situación ideal respecto a la densidad y distribución
de vértices de los que se contó con datos, no es posible inferir
magnitudes de desplazamientos en zonas intermedias.
Respecto del tiempo de
los sucesos
Información del procesamiento en PPP, es la diferencia horaria en que
se percibe el movimiento sísmico en las estaciones de monitoreo continuo.
Siendo que el instante declarado del sismo es 06:34:14 UTC, en las estaciones
se detectan los desplazamientos a diferente época de medición,
tomando en cuenta que las mediciones fueron realizadas a tasa de 15 y 30 segundos,
ellas son:
Conclusión
En virtud
de los desplazamientos detectados en las estaciones estudiadas, queda de manifiesto
la necesidad de remedición de las estaciones GPS en las zonas afectadas
por el sismo.
Autores
Rene Zepeda;
Universidad de Santiago de Chile;
Diego Ortiz Jiménez; Innovageo;
Ariel Silva Hidalgo;
Braulio Galvez Sandoval; Esri Chile S.A.;
Luis Valdés Mora; Digimapas Chile Ltda.;
Santiago, marzo de 2010
Agradecimientos
Los autores dejan expresado su agradecimiento por el apoyo y la cesión
de datos a:
Universidad de Talca – Centro de Geomática
Esri Chile S.A.
Digimapas Chile Ltda.
Interra S.A.
Hidroeléctrica Trayenko S.A.
