02 georreferencia y gps

Cartografa y Cartografa y TeledeteccinTeledeteccin

Jaime Hernndez P. Cartografa y Teledeteccin: Georreferencia 1

GeorreferenciaGeorreferencia

Definicin: Georreferenciar.

Proceso de asignar valores de localizacin a tomos de informacin.

Se refiere a Se refiere a la accin de asignar a un elemento


Se refiere a Se refiere a la accin de asignar a un elemento espacial (ej.:punto) una posicin determinada de acuerdo a algn sistema de coordenadas

conocido.

Requerimiento primordial de la Georrefencia es que sea NICA. Para ser ms til, adems debe permanecer constante en el tiempo.

Comparacin de distintos sistemas

de georreferenciacin

Sistema Dominio de unicidad

Mtrica Ejemplo Resolucin espacial

Toponimia Variable No La Pintana, Santiago, Chile

Variable por tipo


Cdigos postales

Pas No SU 1E 6BT (UK) rea de los distritos postales

Lat / Long Global S 733455 W 282642 S

Infinita

UTM Zonas de ancho igual a 6de longitud (N-S)

Si 456.678 E 6.345.678 S

Infinita

Mediciones Esfricas (1)


Posicin sobre la sup. Terrestre: Latitud, Longitud y Altitud sobre el Elipsoide de referencia (Datum).

Mediciones Esfricas (2)


Ejemplo: PSAD 56

(WGS 84 World Geodetic System 1984. Usado por GPS - Aplicacin Global)

Sistemas de Proyeccin (1)

Los mapas son planos y la superficie terrestre es

curva.


La transformacin de un espacio 3D a uno 2D es lo que se conoce como

proyeccin.

Esferoide Plano

Sistemas de Proyeccin (2)

Cnicas


Cilndricas

Planas

Sistemas de Proyeccin: UTM

Universal Transversal de Mercator (1)

El globo se divide en 60 zonas o husos, cada una abarcando 6de Longitud.


Cada zona tiene su meridiano central. Los lmites en el eje ordenado se establecen en 84N y 80S

Sistema secante con lneas (meridianos) de distancia verdadera a ambos lados del meridiano central (180 Km a

cada lado).

Sistemas de Proyeccin: UTM

Universal Transversal de Mercator (2)

Coordenadas (metros)Meridiano central (X) : 500.000 mEcuador (Y) : 10.000.000 m


Tpicamente:6 dgitos en el eje X 7 dgitos en el eje Y

Conceptos importantes a

retener

La tierra se modelo como un esferoide (ej.: slido de revolucin de una elipse)

Existen diferentes definiciones para el esferoide, que cambian levemente los radios de la tierra. (ej.: Elipsoide internacional de 1924)

El Datum define la posicin de un esferoide espefico en el espacio y El Datum define la posicin de un esferoide espefico en el espacio y en consecuencia el nivel de referencia (mar). (ej.: PSAD56 o WGS84)

El sistema Lat / Long (Coord. Geogrficas) utiliza grados, minutos y segundos para definir posiciones en el espacio 3D de la tierra definida por un esferoide y Datum especficos.

Los sistemas de coordenadas proyectadas, como por ejemplo UTMproyectan las coordenadas 3D definidas por un esferoide y Datum especficos a una sistema plano en dos dimensiones (2D).


Interprete las siguientes

expresiones

PSAD56 UTM 19s WGS84 Lat / Long SAD69 UTM 18s SAD69 UTM 18s SIRGAS UTM 19s


Tarea: indague acerca del sistema SIRGAS!!

Sistemas Satelitales deNavegacin Global


GPSGPS

Sistemas Satelitales de Navegacin Global: GPS

Localizacin, Orientacin,

Rumbo

Son trminos que requieren respuestas certeras y oportunas cuando se trabaja en terreno Dnde estoy? hacia dnde est en Norte? Hacia dnde debo caminar? (estoy perdido?)


debo caminar? (estoy perdido?)

Problema:Problema:establecer una relacin correcta entre lo que se ve en establecer una relacin correcta entre lo que se ve en

los mapas, imgenes o fotos con lo que se ve en los mapas, imgenes o fotos con lo que se ve en terreno es fundamental para validar la informacin terreno es fundamental para validar la informacin

territorial.territorial.


Localizacin, Orientacin,

Rumbo

Los distintos tipos de informacin deben corresponderterritorialmente, de manera que no existan discrepancias oequvocos para que cualquier anlisis que se realice tengaresultados aprovechables en la gestin de los recursos.

Jaime Hernndez P. Cartografa y Teledeteccin: Georreferencia 14Sistemas Satelitales de Navegacin Global: GPS

Solucin: Instrumentos de Navegacin

El sistema sensorial humano Brjula Sextante GNSS (Sistemas Satelitales de Navegacin Global)

Navegacin Satelital

Lo que hoy en da existe, es el resultado de una larga historia de refinamientos tecnolgicos sucesivos. Como un efecto colateral, los costos y operatividad de los instrumentos, han permitido masificar su uso en actividades muy diversas.

Por otra parte las limitaciones de la navegacin satelital se


Por otra parte las limitaciones de la navegacin satelital se estn comenzando a resolver con tecnologas anexas.


Navegacin Satelital

Actualmente ya existen dos sistemas funcionando: GPS norteamericano (ms usado) GLONASS ruso


GLONASS ruso En preparacin:

GALILEO (Europa) COMPASS (China)


GPS, Cmo funciona....

La base del GPS es una triangulacin desde satlites.

Para triangular, un receptor GPS mide distancias utilizando seales de radio que viajan a travs del espacio en un tiempo determinado.


Para medir el tiempo de recorrido de la seal, el GPS necesita de una sincronizacin de relojes muy exacta.

La incgnita principal que queremos conocer son las coordenadas de la antena GPS (X, Y, Z). (ms el tiempo son 4 incgnitas en total)

Matemticamente necesitamos de 4 satlites para poder determinar una posicin exacta.


GPS, Cmo funciona....

La Solucin, 4 satlites...

. Cartografa y Teledeteccin: Georreferencia 18Sistemas Satelitales de Navegacin Global: GPS

Haciendo mediciones a un cuartosatlite se obtiene un sistema decuatro ecuaciones, que considera losefectos del error de sincronizacinde los relojes.

Sistema GPS

(Global Position System)

Es un sistema de geolocalizacin de alta precisin. Permite realizar mediciones en todo el planeta, en todas las

condiciones de tiempo y est disponible en forma continua. Su uso es gratuito. Los satlites estn a 20.200 Km. de altitud sobre la superficie de la

Tierra, distribuidos en 6 planos orbitales. Tienen un periodo orbital de 11h58m.


Tierra, distribuidos en 6 planos orbitales. Tienen un periodo orbital de 11h58m.

El sistema GPS permite medir velocidad y tiempo (la hora). Permite que existan receptores con 3 niveles distintos de calidad de

las mediciones: Geodesia, Levantamientos Topogrficos y Navegacin.

En mayo del 2000, se le quit la caracterstica de militar a las seales emitidas con la eliminacin de la Disponibilidad Selectiva (SA).

Por ahora es el nico sistema 100% operacional con cobertura real de acuerdo a las especificaciones de diseo


Sistema GLONASS (Global`naya

Navigatsionnaya Sptnikovaya Sistema)

Es un sistema de geolocalizacin de alta precisin muy similar al GPS.

Permite realizar mediciones en todo el planeta, en todas las condiciones de tiempo y est disponible en forma casi continua debido a que la constelacin no est completa todo el tiempo debido a los recortes presupuestarios de los programas espaciales en Rusia, se


recortes presupuestarios de los programas espaciales en Rusia, se espera que el 2010 se solucionen los problemas.

Su uso es gratuito.

Los satlites orbitan a una altitud de 19.100 Km. sobre la superficie de la Tierra con un periodo orbital de 11h15m.

No existe mucha variedad de receptores como GPS.


Sistema GALILEO (Europa)

Es un sistema de geolocalizacin de alta precisin, muy similar al GPS.

Ser completamente de uso civil.

Recin estn comenzando las pruebas de operacin del sistema.


Recin estn comenzando las pruebas de operacin del sistema.

Ser gratuito, pero solo los servicios bsicos. Los de mayor calidad sern pagados.

Tcnicamente promete ser mejor que el GPS (aprovecha toda la experiencia acumulada en los aos de operacin de este ltimo, especialmente en lo que se refiere al tratamiento de los efectos producidos en el paso de las seales por la atmsfera y la ionsfera).


Sistema COMPASS (China)

Ser un sistema de geolocalizacin que est construyendo la Repblica Popular de China.

Inicialmente servir solo en Asia, pero se espera que despus del 2010 tenga cobertura global.

Consta de satlites geoestacionarios BEIDOU ya en operacin y orbitales COMPASS.


Consta de satlites geoestacionarios BEIDOU ya en operacin y orbitales COMPASS.

Ser gratuito, pero solo los servicios bsicos, los de mayor calidad sern pagados.

Su concepto es al contrario que los anteriores sistemas, aqu el terminal terrestre transmite una seal, la que es recibida por todos los satlites, el resultado de la medicin es enviada a una estacin de control que calcula la posicin del mvil y enva de vuelta la posicin corregida va uno de los satlites geoestacionarios.

Se estima que la precisin de los servicios gratuitos ser de unos 10 metros.


Sistema GPS, componentes principales

Segmento Espacial: Constelacin de 24satlites activos y 4 (por diseo) de repuestopara asegurar continuidad y confiabilidad delservicio.Segmento de Control: Centro de


operaciones (y red asociada) localizada entierra, encargado del control y mantencin delos satlites.Comunidad de Usuarios: Profesionales,personas naturales e investigadores queutilizan el sistema. Empresas que proveenservicios con aplicaciones topogrficas ygeodsicas, etc..).


Equipos Geodsicos Equipos RTK Equipos Navegadores


Caractersticas de los satlites

Vida ltil estimada (por diseo y construccin): 7.5 aos.

Peso: 1860 libras.

Referencia interna: Dos relojes atmicos de


Referencia interna: Dos relojes atmicos de Rubidio y dos de Cesio.

Transmisin: Dos frecuencias portadoras moduladas (serie IIR) con seales derivadas coherentemente de sus referencias internas.


Seales Transmitidas

Todas las seales transmitidas por los satlites se derivan de una frecuencia fundamental de 10,23 Mhz generada a bordo.

Frecuencia L1 (portadora L1): 1575,42 Mhz, longitud de onda = 19,05 cms. Frecuencia L2 (portadora L2): 1227,60 Mhz, longitud de onda = 24,45 cms. Frecuencia Cdigo P: 10,23 Mhz, longitud de onda = 29,31 m.

Frecuencia Cdigo C/A: 1.023 Mbps, longitud de onda = 293.1 m.


Frecuencia Cdigo C/A: 1.023 Mbps, longitud de onda = 293.1 m.

Los cdigos sirven fundamentalmente para Los cdigos sirven fundamentalmente para posicionamientos absolutos y son usados posicionamientos absolutos y son usados principalmente para navegacin. El cdigo principalmente para navegacin. El cdigo C/A ofrece precisiones nominales C/A ofrece precisiones nominales decamtricas.decamtricas.El P ofrece precisiones nominales mtricas.El P ofrece precisiones nominales mtricas.


Fuentes de error en el sistema

GPS

Errores en el Satlite Incertidumbre en las

efemrides (rbitas) Incertidumbre en el modelo de

correccin del Reloj

Errores de Propagacin de la seal Retardo Ionosfrico Retardo Troposfrico Multipath Cycle Slip


Errores en el Receptor Reloj del Receptor Ruido en el Receptor Centro fase antena

Cycle SlipErrores de Estacin Multipath Errores en las coordenadas Instalacin Altura de antena

Sistemas Satelitales de Navegacin Global: GPSLoreto Sols Lira

GPS... Los Receptores

Los receptores GPS se clasifican segn su capacidad y propsito:

NAVEGADORES: Habiltualmente utilizan una sola frecuencia y slo el cdigo C/A, paradeterminar la posicin con unos 5 a 15 metros de precisin (60% del tiempo). Su preciodepende de las capacidades accesorias que contengan como memoria, alarmas, mapas,tamao de pantalla, colores, etc.

LEVANTAMIENTO: Algunos utilizan 2 frecuencias agregando la capacidad de conectar


LEVANTAMIENTO: Algunos utilizan 2 frecuencias agregando la capacidad de conectardistancimetros para la recoleccin de datos en terreno desde puntos estratgicos.

TOPOGRAFICOS: Tambin llamados Estaciones Totales. Utilizan integradamenteinstrumentos para medir distancias, ngulos y posiciones. Los ms sofisticados utilizan undistancimetro capaz de rastrear al retroreflector (blanco de medicin) a medida que estrasladado en terreno. Utilizan 2 frecuencias de recepcin y algunos pocos, utilizan elcdigo P (preciso).

GEODESICOS: Los de mayor costo y complejidad de operacin. Aprovechan todas lasseales (las observables) para entregar mediciones milimtricas. En general no tienencapacidad de recolectar datos en forma prctica en terreno. Su propsito es mantenerentregando referencia de puntos fundamentales.


GPS Diferencial (DGPS)

Posicionamiento Relativo oDiferencial Elimina el error de los satlites Minimiza los retardosatmosfricos


atmosfricos Tambin se puede utilizar enPost-proceso Tiempo real,Esttico o Cinemtico A este mtodo se le conocetambin como DGPS,Differential GPS


METODO DIFERENCIAL POST-PROCESO


METODO DIFERENCIAL EN TIEMPO REAL Seal de radio


Control de Lectura

1. Cuales son los segmentos que componen el Sistema GPS?

2. Qu es Posicionamiento Diferencial 2. Qu es Posicionamiento Diferencial (DGPS)?

3. Mencione los tipos de proyecciones para pasar de un sistema 3D o uno plano


02 georreferencia y gps

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