Conceptos GPS Final 2

PROFESIONAL AGRIMENSORHerramientas Geomticas

Guatemala, 07 de agosto de 2,012

CURSO PARA

PROFESIONALES AGRIMENSORES



Jorge E. Mansilla GonzlezIngeniero Civil

CONCEPTOS

DE GPS



CONTENIDO

1. INTRODUCCIN2. QU ES GPS ?3. MTODOS DE POSICIONAMIENTO4. TCNICAS DE MEDICIN DIFERENCIAL5. FUENTES DE ERROR6. LA RED CORS EN GUATEMALA



1

INTRODUCCIN



GPS TopografaFotogrametra

Mtodos de levantamiento



2

QU ES GPS ?



QU ES EL GPS?Sistema de localizacin y navegacin basado en satlites artificiales para brindar una posicin precisaEn forma continuaEn todo lugar

1978-1985: Fase preoperativa con lanzamiento de 11 satlites del bloque I1989-1997: Lanzamiento de 28 satlites del bloque II/IIr de la fase operativaEl Congreso de los Estados Unidos lo declar operativo en 1,994



Instrumento Qu precisin necesita ?

Mtodo

Clculo

15 metros ? 5 metros ? 1 metro ?

2 centmetros ?



COMPONENTESSegmento del espacio

24 Satlites activos 3 de reserva rbitas de 20,200 km Inclinacin 55 Perodo de rotacin 11h55



Hawai

ColoradoSprings

Asencin

DiegoGarcia

Kwajalein

Segmento de controlRastrea los satlites

Actualiza su posicin

Sincroniza relojes.

Determina la rbita de cada satlite y predice su trayectoria para las prximas 24 horas

Una estacin de control maestro5 Estaciones de observacin4 Antenas en tierra

Estacin de controlEstaciones de vigilanciaAntena terrestre

COMPONENTES



Segmento del usuarioCOMPONENTES



3

MTODOS DE

POSICIONAMIENTO



METODOSPOSICIONAMIENTO AUTNOMO9 5 20 metros9 Ubicacin aproximada9 Excursiones, recreacin9 Instrumentos navegadores9 Sujeto a varias fuentes de error



POSICIONAMIENTO DIFERENCIAL CORREGIDO (DGPS)

9 Precisin de 0.2 a 5 metros9 Usado en navegacin costera y SIG9 Se conoce la posicin de la estacin base

METODOS



POSICIONAMIENTO DIFERENCIALMEDICIN DE FASE

Usado principalmente con fines geodsicos y topogrficosDos receptores simultneosPrecisin de 0.5 50 milmetrosLa diferencia con DGPS es que se mide la fase portadora

METODOS



4

TCNICAS DE

MEDICIN DIFERENCIAL



MTODO ESTTICOMnimo 5 satlites

Mnimo dos receptores

Precisin de 5 a 50 milmetros

APLICACIONES

Establecimiento de las Redes de Apoyo Catastral 1 y 2

Medicin de Linderos



9 La red ABCDE debe ser medidacon tres receptores. Se conocen lascoordenadas de A en el sistemaWGS84. Los receptores se colocanen los puntos A, B y E, registrandodatos durante el tiempo necesario.

9Despus del tiempo necesario deregistro, los receptores se desplazande E a D y de B a C, formando eltringulo ACD, el cual es medido.

9El resultado final ser la medicinde la red ABCDE.

9Un punto es medido tres veces ycada punto se mide por lo menos dosveces, lo cual proporciona laredundancia necesaria. Con esto, loserrores gruesos sern detectados ylas mediciones incorrectas serndesechadas



MTODO ESTTICO RPIDO

Mnimo 5 satlites



APLICACIONES

Densificacin de redes

Puntos de control fotogramtrico

Medicin de Linderos



1. La red 12345 debe ser medida desde la estacin de referencia R con tresreceptores.

2. La estacin de referencia es iniciada. Se coloca un Mvil en el punto 1 y el otro enel punto 3.

3. Transcurrido el tiempo de registro necesario, un mvil se desplaza al punto 2 y elotro al punto 4

4. Un mvil mide el punto 5 y el otro mvil deja de ser necesario.

5. El resultado final ser la radiacin de la figura 5.



En esta tabla se muestran los tiempos de observacinaproximados para diferentes longitudes de lneas base,trabajando con un sensor de doble frecuencia en latitudesmedias y bajo las condiciones ionosfricas promedio



En esta tabla se muestran los valoresaproximados de error medio cuadrtico de unamedicin simple usando diferencia de fase enfuncin del tiempo de observacin y longitud delas lneas base.



RECEPTORES DE UNA FRECUENCIA

9 En Esttico y Esttico Rpido eltiempo de observacin no debe serinferior a 15 minutos.9 Por cada kilmetro de longitud dela lnea base, se deben tomarobservaciones durante 5 minutos,siendo 15 minutos el tiempo mnimode observacin.



nicamente se deben emplearventanas de observacin con unmnimo de 5 satlites, con unngulo de elevacin superior alos 15 y un buen GDOP (< 8).

Si se requiere obtener la mayorprecisin posible en losresultados, se recomiendaorientar las antenas en unamisma direccin.

En lneas largas mayores a 10km, la precisin que se puedeobtener con sensores de unafrecuencia ser menor a aquellalograda con sensores de doblefrecuencia . Esto se debe a losefectos ionosfricos, los cualesno pueden ser eliminados altrabajar con datos de unafrecuencia.



Error en la rbita Lnea base Error en los resultados

Efemrides transmitidas

Efemrides Precisas IGS

Efmrides de los satlites

Cuanto ms largas son las lneas base, ms importantes son las efemrides

Efemrides Rpidas IGS



http://igscb.jpl.nasa.gov/components/prods.html

El uso de las efemrides precisas para anlisis especialesproduce errores mnimos

Es recomendable el uso de efemrides transmitidas slopara lneas base menores de 20 km

Efemrides rpidas de IGS disponibles despus de 1 da

rbitas finales disponibles despus de 2 semanas



CINEMTICO EN TIEMPO REAL

RTK

Mnimo 5 satlites


Un enlace de radio


APLICACIONES

Replanteo de linderos



La Estacin de Referencia tiene un radio enlace conectado y retransmite los datos querecibe de los satlites.El Mvil tambin tiene un radio enlace y recibe las seal transmitida de la Referencia.Este receptor tambin recibe los datos de los satlites directamente desde su propiaantena. Estos dos conjuntos de datos pueden ser procesados juntos en el Mvil parahacer correcciones en tiempo real y obtener una posicin muy precisa en relacin alReceptor de Referencia.



5

FUENTES

DE ERROR



9 Retrasos ionosfricos y atmosfricos,interferencia, ruido en la seal

9 Efecto multi-trayectoria9 Dilucin de la precisin9 Errores en el reloj del satlite y del

receptor

Anti sproofing Disponibilidad selectiva



9 Al pasar la seal del satlite atravs de la ionosfera, suvelocidad puede disminuir puesla luz slo tiene una velocidadconstante en el vaco.

9 Estos retrasos atmosfricospueden introducir un error en elclculo de la distancia, ya que lavelocidad de la seal se veafectada.

9 La ionosfera no introduce unretraso constante en la seal.Existen diversos factores queinfluyen en el retraso producidopor la ionosfera.



9 Elevacin del satlite. Las sealesde satlites que se encuentran enun ngulo de elevacin bajo seven ms afectadas que las sealesde satlites que se encuentran enun ngulo de elevacin mayor.

9 La densidad de la ionosfera estafectada por el Sol. Durante lanoche, la influencia ionosfrica esmnima. Durante el da, el efectode la ionosfera se incrementa ydisminuye la velocidad de la seal.



9 El error de multi trayectoria se presenta cuando el receptor est ubicadocerca de una gran superficie reflectora, tal como un lago o un edificio.

9 La seal del satlite no viaja directamente a la antena, sino que llegaprimero al objeto cercano y luego es reflejada a la antena, provocandouna medicin falsa.



9 La Dilucin de la Precisin(DOP) es una medida de lafortaleza de la geometra de lossatlites y est relacionada conla distancia entre los estos y suposicin en el cielo.

9 El DOP puede incrementar elefecto del error en la medicinde distancia a los satlites.

Satlites con mala distribucinAlta incertidumbre en su posicin

Satlites con buena distribucinPoca incertidumbre en su posicin



6

REDES GEODSICAS

EN GUATEMALA



Jerarqua de los sistemas de coordenadas

Internac/NAREF mm

Nacionalesnuevos

cm

Nacionalesantiguoscm/dm

RED GEODSICA CLSICA

TriangulacinTrilateracinDatum: NAD27

RED GEODSICA GPS

GPS3 estaciones fundamentalesDatum: WGS84

MARCOS DE REFERENCIA

ITRFSIRGAS



GPS Diferencial

Posicin relativaentre dos o msestaciones GPS.Elimina los errores en los relojes y en las efemrides.

Elimina los efectos atmosfricos.

Diferencial en Pos - procesoDiferencial en Tiempo Real

Para aplicaciones de ingeniera y precisin y cuando se requieren posiciones relativas mejor que 0.1 metro es necesario hacer medicin diferencial



Significado de CORS:ContinuosOperatingReference

Station

Diferencia CORS RTK

CORS tiene postprocesoRTK no lo tiene



Ventajas de usar

una red CORS



No es necesario observar estaciones adyacentes dereferencia, hasta distancias de 50 kilmetros

Uso combinado con la red pasiva para densificacin de lared geodsica nacional

Acceso rpido y directo al sistema nacional decoordenadas

Coordenadas absolutas de alta precisin

Es posible enlazar el sistema de referencia nacional aredes CORS vecinas

Es posible el monitoreo permanente del marco dereferencia nacional

Ventajas de la estaciones CORS



Situacin en Guatemala



Nombre Cdigo Latitud Longitud

Guatemala GUAT 14 35 25.44852 N 90 31 12.66007 W

Santa Elena ELEN 16 54' 57.80161" N 89 52' 03.40676 W

Huehuetenango HUEH 15 19' 05.30527" N 91 30' 09.66957 W

Morales MORA 15 27 44.08841 N 88 50 59.01673W

El Naranjo NARA 17 13' 36" N 90 48' 36 W

Tikal TIKA 17 13' 28" N 89 36' 44 W

Sayaxche SAYA 16 31' 13" N 90 11' 31 W

Poptn POPT 16 19 31" N 89 24' 37 W

Santa Cruz Barillas BARI 15 48 06" N 91 18' 53 W

Chisec CHIV 15 48' 44" N 90 17' 18 W

Chicamn CHIQ 15 21 00 N 90 45 07 W

La Tinta TINT 15 19' 03" N 89 52' 31 W

Gualn, Zacapa ZACA 15 06' 46" N 89 21' 20 W

Coatepeque COAT 14 42' 06" N 91 53' 04 W

Cotzumalguapa COTZ 14 20 05" N 91 03' 29 W

Taxisco TAXI 14 02 05" N 90 27' 55 W

Santa Catarina Mita CATA 14 27 46" N 89 44' 33 W



9 Geometra adecuada, distancias similares a los puntos adyacentes

9 Buen acceso en vehculo9 Mscara de elevacin requerida para GPS sin

obstrucciones9 En una regin geolgicamente estable9 Fijacin firme a un edificio o cimiento firme de concreto9 Alejada de lneas de alta tensin, antenas de celular,

techos de lmina9 Preferentemente en un sitio pblico que facilite el acceso

del personal9 Deseable que exista infraestructura bsica (electricidad,

telfonos, internet)

Algunas condiciones para seleccionarel sitio para una estacin CORS



Estacin Guatemala

Ubicada en el edificio principal del IGN

En esta estacin est el centro de control



Santa Elena

Huehuetenango



Morales



Naranjo Tikal

Sayaxch Poptn



Barillas

Chicamn

Chisec

La Tinta



Coatepeque

Taxisco

Cotzumalguapa



Santa Catarina Mita

Gualn

Conceptos GPS Final 2

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