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Semana 1

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Geomática
Guía de estudio
Campus Universitario
Vía Panamericana 5 ½ Km Vía Machala – El Cambio
UNIDAD I: Geomática, Topografía y Geodesia
Plataforma para Entorno Virtual
del Aprendizaje
Aula Virtual
csanchez@utmachala.edu.ec
Sala de
Topografía y Geomática
Facultad de Ingeniería
iRHIMA-CGM
GRUPO DE INVESTIGACIÓN - UTMACH
Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
DOCENTE - INVESTIGADOR
Tema:
Fundamentos en geomática
Campus Universitario
Vía Panamericana 5 ½ Km Vía Machala – El Cambio
SEMANA 1
Plataforma para Entorno Virtual
del Aprendizaje
Aula Virtual
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Sala de
Topografía y Geomática
Facultad de Ingeniería
iRHIMA-CGM
GRUPO DE INVESTIGACIÓN - UTMACH
Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
DOCENTE - INVESTIGADOR
1
Prueba tu
conocimiento
Actividad asincrónica
Prueba tu conocimiento
Actividad de aprendizaje autónomo
Actividad asincrónica
Revisar la información
proporcionada por el
docente
Analice la información
entorno al tema
Razone cada pregunta
del cuestionario.
Conteste el
cuestionario en la
plataforma virtual
Sala de
Topografía y Geomática
Facultad de Ingeniería
Geomática
Guía de Estudio
DOCENTE
Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
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Prueba tu conocimiento
Actividad de aprendizaje autónomo
RECURSOS
Contestar un cuestrionario preguntas para lo cual revisa
las instrucciones en la plataforma para Entorno Virtual del
aprendizaje (EVA) y el Aula Virtual Google Classroom
Sala de
Topografía y Geomática
Facultad de Ingeniería
Geomática
Guía de Estudio
DOCENTE
Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
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Prueba tu conocimiento
Actividad de aprendizaje autónomo
Visionar el video tutorial para el taller práctico.
Sala de
Topografía y Geomática
Facultad de Ingeniería
Link: h"ps://youtu.be/Oe0ZJoSHkms
Geomática
Guía de Estudio
DOCENTE
Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
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2
Tutoría Virtual
Actividad sincrónica
Clase:
Fundamentos en Geomática
Antecedentes y definiciones
Geomática
Guía de Estudio
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Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
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Objetivo
Interrelacionar las Ciencias de la Cartografía,
Fotogrametría, Topografía y Geodesia con la
Geomática
Geomática
Guía de Estudio
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Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
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¿Qué vamos a ver hoy?
Contenido
1
Scientific background
La necesidad de analizar una cantidad tan grande de datos debe necesariamente
organizarse, procesarse, manejarse y utilizarse sin demora para una correcta representación
de la situación territorial.
2
3
4
Geomática
Guía de Estudio
Las disciplinas y técnicas que constituyen la geomática.
Son elementos que se procesan de manera interdisciplinaria e interoperable, y la disciplina de
la geomática (geos: Earth, matics: informatics) puede satisfacer tales requisitos.
La forma de la tierra
La primera aproximación de la verdadera forma de la Tierra es la que asume un sistema esférico,
en el cual la ubicación de los puntos sobre su superficie se hace considerando naturalmente un
sistema de referencia dado por coordenadas esféricas.
Definición, división y objetivo de la Geodesia
Geodesia se define brevemente como la ciencia que resuelve los problemas relacionados con la
figura y dimensiones de la Tierra
DOCENTE
Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
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Comencemos
Scientific background
La necesidad de analizar una cantidad tan grande de datos debe necesariamente
organizarse, procesarse, manejarse y utilizarse sin demora para una correcta representación
de la situación territorial.
Geomática
Guía de Estudio
DOCENTE
Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
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Scientific
background
El hombre siempre ha deseado
explorar, conocer y representar
los lugares donde vive. Trazar
itinerarios para llegar a varios
lugares e identificar sitios
favorables para el uso agrícola
fueron los comienzos de la
geografía, que luego se convirtió
en una ciencia en el siglo XVI
gracias al talento y la previsión de
Leonardo da Vinci
Un "concepto radical" de planificación urbana (Leonardo da Vinci) que incluía relocalizar a toda la población de
Milán en diez nuevas ciudades diseñadas y construidas de cero. cómo optimizar la circulación de cuestiones tan
dispares como las aguas servidas, la basura o el comercio.
Geomática
Guía de Estudio
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Scientific
background
Desde la geografía clásica, las actividades científicas en
Observación de la Tierra han experimentado una rápida expansión,
y cada vez más sectores económicos tienden a emplear datos
territoriales adquiridos por levantamientos terrestres, sistemas de
posicionamiento satelital global, fotogrametría tradicional y digital,
control remoto multi e hiperespectral. detección desde el avión y el
satélite, con imágenes tanto de microondas ópticos pasivos como
de microondas activos (radar) a diferentes resoluciones
geométricas, espectrales, radiométricas y temporales, aunque
todavía existe una conciencia limitada de cómo utilizar todo el
potencial disponible correctamente.
Según estadísticas de 2015 hay 44,300 topógrafos en los Estados Unidos. Pero el mapeo es
practicado por una población mayor de cartógrafos, topógrafos, fotogrametristas, ingenieros
civiles y geógrafos;
Geomática
Guía de Estudio
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Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
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Scientific
background
La geografía, a través de sistemas de
redes, análisis de flujo de datos,
conocimiento de los factores económicos
y la organización sociopolítica del
territorio, se ha convertido ahora en una
disciplina independiente que proporciona
una visión sintética de nuestro planeta y
de las complejas relaciones entre lo físico
y lo físico. Fenómenos inducidos por el
hombre.
Phantom 4 RTK, DJI ha creado un sistema que satisface plenamente las demandas y requisitos del mercado de
topografía y cartografía con drones en una solución fácil de usar con una cámara de alta calidad y la capacidad de
capturar imágenes con precisión de centímetros.
Geomática
Guía de Estudio
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Scientific
background
Algunas iniciativas se están desarrollando actualmente en todo el mundo
utilizando disciplinas y técnicas geomáticas para la regulación de la
Información Geoespacial, o más simplemente GeoInformación (GI) y para
el uso adecuado de los datos de Observación de la Tierra (EO) para
estudiar y gestionar los peligros y riesgos ambientales.
Recolección de
información
Geomática
Guía de Estudio
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Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
Procesamiento
Toma de decisión
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Geomática: Definición
La geomática se define como un enfoque sistémico, multidisciplinario e integrado para
seleccionar los instrumentos y las técnicas apropiadas para recopilar, almacenar,
integrar, modelar, analizar, recuperar a voluntad, transformar, mostrar y distribuir datos
espacialmente georreferenciados de diferentes fuentes con precisión bien definida.
características, continuidad y en formato digital
Topografía y geodesia
Geomática
Guía de Estudio
Sistemas digitales
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Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
Fotogrametría y
teledetección
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Sistemas de
información
geográfica
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Relación entre los
elementos más relevantes
de la geomática
Scientific
background
A map is a symbolised image of geographic
reality, representing selected features or
characteristics, resulting from the creative
effort of its author’s choices, and it is
designed for use when spatial relationships
are of primary relevance
(The International Association of Cartography Sept. 1995).
Geomática
Guía de Estudio
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Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
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The disciplines and techniques constituting geomatics
Son elementos que se procesan de manera interdisciplinaria e interoperable, y la disciplina
de la geomática (geos: Earth, matics: informatics) puede satisfacer tales requisitos.
Geomática
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Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
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Las disciplinas y técnicas que constituyen la geomática.
Geomática
Computer science
Geodesy
Topography
Cartography
Representa y procesa la
información aplicable a través
del desarrollo de instrumentos
tecnológicos (es decir, hardware)
y de métodos, modelos y
sistemas (es decir, software).
Determina la forma y el tamaño
de la Tierra; define, por un lado,
la superficie de referencia en su
forma completa, el geoide, así
como en su forma simplificada,
el elipsoide y, por otro lado, el
campo gravitacional externo en
función del tiempo.
comenzó con y parte de la
geodesia, esta es una combinación
de procedimientos para el
levantamiento directo de tierras. La
topografía es una combinación de
métodos e instrumentos para medir
y representar de manera integral los
detalles de la superficie de la Tierra
Proporciona la descripción de la
forma y dimensión de la Tierra y
sus detalles naturales y
artificiales, mediante
representación gráfica o
numérica de áreas más o menos
amplias, siguiendo reglas fijas
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Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
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Las disciplinas y técnicas que constituyen la geomática.
Geomática
Photogrammetry
Remote Sensing
Determina la posición y las
formas de los objetos
midiéndolos en imágenes
fotográficas
adquirir de forma remota datos
territoriales y ambientales y
combinar métodos y técnicas
para su posterior procesamiento
e interpretación (esta definición
también se ajusta a la
fotogrametría digital)
Guía de Estudio
DOCENTE
Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
Global Positioning System
(GPS)
Proporciona la posición
tridimensional (3D) de objetos
fijos o en movimiento, en el
espacio y el tiempo, en toda la
superficie de la Tierra, en
cualquier condición
meteorológica y en tiempo real
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Laser scanning system
Es la localización de objetos y
medir su distancia mediante la
radiación incidente en las
frecuencias ópticas (0.3–15 μm)
del espectro electromagnético.
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Las disciplinas y técnicas que constituyen la geomática.
Geographical Information
System (GIS)
Es la aplicacion de una
herramienta poderosa
combinación de instrumentos
capaces de recibir, grabar,
recuperar, transformar,
representar y procesar datos
espaciales georreferenciados
Geomática
Guía de Estudio
DOCENTE
Decision Support
System (DSS)
implementa sistemas de
información geográfica
complejos, destinados a crear
posibles escenarios al modelar
la verdad básica y ofrecer un
conjunto de soluciones al
tomador de decisiones
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Expert System (ES)
Considera instrumentos capaces
de imitar los procesos cognitivos
de los expertos y su capacidad
para gestionar la complejidad de
la realidad mediante procesos
interdependientes de abstracción,
generalización y aproximación.
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Las disciplinas y técnicas que constituyen la geomática.
Geomática
Guía de Estudio
WebGIS
Ontología
Nos sirve para distribuir datos
geográficos almacenados de
forma remota en máquinas
dedicadas para bases de datos,
de acuerdo con arquitecturas de
red complejas
Es la descripción de conceptos
y relaciones existentes para un
elemento o entre varios
elementos de un grupo, entidad
o clase; La conceptualización es
una visión abstracta simplificada
del mundo que se representará
para una aplicación dada.
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Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
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La forma de la tierra
La primera aproximación de la verdadera forma de la Tierra es la que asume un sistema
esférico, en el cual la ubicación de los puntos sobre su superficie se hace considerando
naturalmente un sistema de referencia dado por coordenadas esféricas.
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Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
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276 - 195
B.C
El griego Eratóstenes
realizó
la
primera
determinación del radio
de Tierra obteniendo un
valor de 6267 Km, solo
un 1,6% de diferencia
con
las
mediciones
actuales.
1751
Siglos después, varias
mediciones de arco en
diferentes
partes
del
planeta condujeron a la
determinación de que la
Tierra se aproxima más a
una
forma
elipsoídica,
ensanchada en el Ecuador
y achatada en los polos.
2006
El geoide representa la
verdadera forma de la
Tierra.
Esta
es
una
superficie equipotencial del
campo gravitatorio terrestre
que mejor se adapta al
nivel medio del mar (Jekeli,
2006)
2014
La superficie del geoide
es irregular debido a la
distribución heterogénea
de las masas en la Tierra
(Lu et al, 2014).
Timeline: Shape of Earth
Referencia bibliográfica: Basic concepts in geodesy as an input for adequate treatment of geospatial information;
Autores Jorge Moya-Zamora, Bepsy Cedeño-Montoya.
2016
El
geoide
quiere
representar la verdadera
forma
de
la
Tierra,
haciendo
coincidir
su
superficie con los océanos
supuestos en reposo y
extendidos por debajo de
los contenientes de forma
imaginaria
Evolución de la concepción acerca de la forma de la Tierra
Geoide y Elipsoide. Fuente: NASA.
Como se pudo comprobar que la Tierra es levemente
achatada hacia los polos y algo dilatada hacia el
Ecuador, la geodesia se valió del elipsoide de revolución
para alcanzar una mayor aproximación a su forma; esta
es una figura geométrica generada por la rotación de un
disco ovalado o una elipse en torno a su eje más corto
Elipsoide
Algunos elipsoides de referencia utilizados en el mundo
El elipsoide de revolución
a = semieje mayor
b = semieje menor
PP'= eje de revolución
f = achatamiento polar
f =a-b/a
Geomática
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Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
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Geoide
El elipsoide de revolución
a = semieje mayor
b = semieje menor
PP'= eje de revolución
f = achatamiento polar
f =a-b/a
Geomática
Guía de Estudio
DOCENTE
Las irregularidades que presenta la superficie topográfica
real son sumamente pequeñas en comparación con el
tamaño y volumen total de la Tierra; sin embargo, en lo
referente a mediciones de altura, esta superficie aparente
es de gran importancia para el geodesta. Debido a estos
accidentes e irregularidades, la superficie terrestre no
tiene cómo ser explicada en términos matemáticos de
una forma sencilla; como resultado, las mediciones se
hacen sobre una figura denominada geoide.
El geoide es la forma de una superficie en la que el
potencial de la gravedad es constante en cada uno de
los puntos.
Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
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Como el elipsoide es una superficie regular, y el geoide, una
superficie irregular, las dos superficies no coinciden. Para
determinar la combinación del elipsoide con el geoide es necesario
ajustar la figura elipsoidal en cuanto a su tamaño y rotación, para
hacerla coincidir tangencialmente con el territorio de interés.
El geoide y dos
elipsoides de
referencia
En Estados Unidos se diseñó el elipsoide WGS84, con el
propósito de unificar este criterio en un solo elipsoide
global, en el que coincide el centro de esta figura con el
centro de atracción de masas.
El dátum se fundamenta en la latitud y la longitud de un
punto inicial (origen), de la dirección de una línea, de
parámetros que conectan las mediciones con el sistema de
referencia (radio, achatamiento y orientación del elipsoide
escogido para los cálculos) y la separación del centro del
elipsoide con el del geoide. Para entender mejor este
concepto se puede emplear la siguiente ecuación:
DÁTUM= elipsoide de referencia + red geodésica
Geomática
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Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
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Definición, división y objetivo de la Geodesia
Geodesia se define brevemente como la ciencia que resuelve los problemas relacionados
con la figura y dimensiones de la Tierra
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Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
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¿Qué es la Geodesia?
Para unos autores existe una diferencia entre la
Geodesia Teórica y la Geodesia Práctica, indicando
que la primera estudia la forma y dimensiones de la
Tierra, en cambio la segunda establece los
procedimientos para la medida de porciones terrestres.
Para otros autores esta diferencia no es tan clara, por
ello se refieren a la Geodesia como una ciencia cuyo
objetivo es el de proporcionar un armazón o estructura
geométrica precisa para el apoyo de los levantamientos
topográficos.
Geodesia se define brevemente como la ciencia que
resuelve los problemas relacionados con la figura y
dimensiones de la Tierra
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Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
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Geodesia es una ciencia que, desde la antigüedad, se ha
dedicado al estudio de la medida y forma del globo terráqueo,
adatándose a las necesidades de la época para aplicarse a
problemas prácticos, como son básicamente la confección de
mapas nacionales e internacionales, así como la preparación de
cartas para aplicaciones específicas como las geológicas e
hidrográficas, entre otras
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Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
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Problemas de la Geodesia
“El problema de la geodesia es determinar la
figura y campo gravitatorio externo de la Tierra y
otros cuerpos celestes como una función del
tiempo, por medio de observaciones realizadas
dentro y fuera de estos cuerpos”
Medición de la aceleración de la gravedad.
Determinaciones astronómicas de las latitudes y
longitudes terrestres.
Observaciones de los satélites artificiales.
Desarrollo de métodos topográficos con los que se estudia
detalladamente la forma de la superficie terrestre
Levantamiento cartográfico de grandes territorios, es decir,
representación de la superficie terrestre sobre un plano.
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Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
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División de la geodesia
1
La geodesia geodinámica vinculada con los estudios
tendientes a la descripción cinemática de las placas
tectónicas
2
La geodesia espacial que estudia, entre otros
fenómenos, las variaciones en la rotación y orientación
de la Tierra
3
La geodesia física que trabaja con gravimetría en
determinación de la figura de la Tierra
4
La geodesia geométrica o matemática, que involucra
los cálculos para obtener posiciones de puntos con una
alta exactitud.
Una descripción que integra otra serie de elementos puntuales relacionados
con las tareas de la geodesia moderna son las contribuciones a la topografía,
el mapeo, la ingeniería, el transporte, a la tecnología espacial, a la
investigación científica en geociencias, monitoreo y protección de ambiente,
así como en la prevención de desastres naturales puede ser consultado en Lu
et al (2014).
Sistemas de coordenadas en geodesia
En primer lugar, coordenadas cartesianas, que son
coordenadas geocéntricas y se denotan como [X, Y, Z]
expresadas en metros.
En segundo lugar, las coordenadas elipsoídicas o
geodésicas denominadas como latitud, longitud y altura
denotadas por [j, l, h]. La latitud y la longitud elipsoídica
son expresadas en grados sexagesimales [°], mientras
que la altura elipsoídica se expresa en metros.
(1)
(2)
Coordenadas geocéntricas X, Y, Z y
coordenadas elipsoídicas j, l, h
Fuente: Hofmann-Wellenhof et al, 2008,
En el conjunto de ecuaciones (1) se presentan las relaciones que permiten calcular las
coordenadas cartesianas [X, Y, Z] a par;r de coordenadas elipsoídicas [j, l, h], mientras que
en el conjunto de ecuaciones (2)
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Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
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¿Que aprendimos hoy?
Tema: Fundamentos en geomática
Reporte de Clase Nro1: Fundamentos en geomática
Actividad de aprendizaje autónomo
Actividad asincrónica
Revisar la información
proporcionada por el
docente
Analice la información
entorno al tema
Elabore el resumen de
la clase.
Subir la tarea a la
plataforma virtual
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Geomática
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Ing. Carlos E. Sánchez Mendieta, M.Sc.
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3
La práctica hace
al maestro
Actividad sincrónica y asincrónica
La práctica hace al maestro
Trabajo colaborativo 01
Actividad asincrónica
Revise las instrucciones
emitidas por docente
Distribuya el trabajo
entre sus compañeros
Trabajo colaborativo en
línea mediante
plataforma de
classroom
Revisar, constrastar y
validar la información
con sus compañeros
Elabore el reporte
individual
Enviar el reporte
mediante la
plataforma virtual
Actividad sincrónica
Cada estudiante deberá participar en la
tutoria para evaluar los resultados del trabajo
colaborativo
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La práctica hace al maestro
Trabajo de observación dirigida
Instrucciones:
Establecer grupos de trabajo para las actividades.
Revisar el artículo: Integration of Geomatics in
Research & Development. Elabore un resumen de
500 palabras. El archivo de encuentra en la
plataforma virtual
Crear un documento de google y comparta el
archivo con el grupo de compañeros.
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4
Piensa y explica
Actividad asincrónica y sincrónica
Piensa y explica
Actividad de aprendizaje autónomo
Actividad sincrónica
Comenta con tus compañeros o plantea las dudas con el
docente mediante chat interactivo.
Lea, analiza y contesta la pregunta y comenta con tus
compañeros del Ejercicio modelo 19.9 en la página 590 del libro
Topografía (Wolf). Revisar el mismo texto en el capitulo 19;
página 587 a la 591. Resuelva los ejercicios 19.40 y 19.41. El
archivo se adjunto.
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5
Piensa y Resuelve
Actividad asincrónica
Piensa y explica
Actividad de aprendizaje autónomo
Trabajo práctico de resolución de problemas
Actividad asincrónica
Revisar la información
proporcionada por el
docente
Analice la información
entorno al tema
Elabore un mapa de
conceptual o de
atributos
Prepare las consultas o
afirmaciones para el foro
de discusión
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Piensa y resuelve
Actividad de aprendizaje autónomo
Trabajo práctico de resolución de problemas
Revisar el libro Topografía (Wolf), el capitulo 13; paginas 328 al 355.
Resuelva los ejercicios 13.21 al 13.26. El archivo se adjunta en el aula
virtual de classroom
Actividad asincrónica
Revisar la información
proporcionada por el
docente
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Analice la información
entorno al trabajo de
resolucion de problemas
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Resuelva los problemas
planteados
Enviar el reporte
mediante la plataforma
virtual
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Bibliografía Principal:
Gomarasca, M. A. (2009). Geomatics. In Springer Science Business Media
B. V (Ed.), Basics of Geomatics.
Gomarasca, M. A. (2009). Elements of Cartography. In Springer Science
Business Media B. V. (Ed.), Basics of Geomatics.
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