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Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura – U.N.N.E.
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Trabajo Final de Agrimensura - 2008
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PROLOGO
En la actualidad vivimos sumergidos en un mundo altamente tecnológico
que nos sorprende día a día con elementos y herramientas que hacen cada vez
más sencillas las tareas cotidianas de la vida. Tanto en el trabajo, como en el ocio y
en el hogar; se hace indispensable el uso de tecnologías que hasta unos años atrás
no lo eran.
Existe una gran cantidad de ejemplos que dan prueba de esta realidad, uno
de ellos es el Sistema GPS, que por estos días está totalmente arraigado en las
sociedades del mundo. Con su inmensa cantidad de aplicaciones y ventajas resulta
imprescindible. El uso civil no profesional es muy variado y va desde el
implemento a cualquier tipo de vehículo o transporte hasta el uso en teléfonos
celulares.
En el terreno profesional genera un cúmulo de ventajas que significan
mucho ahorro de tiempo y dinero, lo que obviamente se traduce en beneficios. Se
aplica en obras de ingeniería, relevamientos, etc.
Una opción o variante de uso o aplicación del sistema GPS, consiste en la
colocación estratégica de estaciones fijas o permanentes en un determinado lugar
con el fin de ofrecer sus servicios a usuarios, en un radio de aproximadamente 200
kilómetros.
Este tipo de servicios de estaciones GPS permanentes, puede significar un
gran ahorro para los usuarios profesionales de la agrimensura, por ejemplo.
Ya que estando dentro de la zona de influencia, sólo se necesitaría contar
con un solo equipo GPS para la realización de mediciones de gran precisión.
Recordemos que para hacer mediciones diferenciales (que requieran
precisión), se debe contar con un aparato GPS como base (fijo) y otro como
móvil. Es decir, que si estamos en la zona de influencia de una EP, sólo
necesitaremos contar con un equipo (móvil), ya que la EP será nuestra base para
ejecutar las mediciones.
Aquí radica la gran importancia que supone el sistema GPS y las EP.
Por ello, y por considerar una gran oportunidad para realizar una
experiencia, en un tema de gran actualidad; nos propusimos realizar un trabajo
que implique usar este sistema.
Básicamente decidimos realizar un trabajo de mediciones con base y móvil
propios, y también utilizando los servicios de una Estación GPS Permanente. Con
la finalidad de analizarlos y compararlos posteriormente.
Pensamos, que ello nos permitirá sumergirnos y explotar ricos
conocimientos, con todo lo que ello significa.
Además nos permitimos desarrollar contenidos teóricos, de los distintos tipos
de mediciones, conceptos en general, instructivos, fórmulas, etc. Tratando de
generar y de englobar un trabajo final que nos sirva como experiencia y como
material didáctico, a nosotros y a otras personas interesadas en el tema.
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INDICE
I – OBJETIVOS PRINCIPALES .…………………………………………...………. 5
II – INTRODUCCION
1. Sistema de Posicionamiento Global …………......................................................... 6
2. Historia ……………………………………………………………………………. 6
3. Composición del Sistema GPS ……………………………………………………. 7
4. Señal del satélite …………………………………………………………………... 8
III – GPS DIFERENCIAL UTILIZANDO CODIGO (C/A)
1. Métodos de Posicionamiento ……………………………………………………... 9
1.1. Posicionamiento absoluto ………………………………………………. 9
1.2. Posicionamiento diferencial …………………………………………… 10
IV – GPS DIFERENCIAL UTILIZANDO FASES DE LAS ONDAS PORTADORAS
1. Observables ……………………………………………………………………… 12
2. Refracción atmosférica ………………………………………………………….. 13
3. Posicionamiento Relativo Estático ……………………………………………… 14
3.1. Diferencias de fase …………………………………………………….. 14
3.1.1. Simples diferencias ………………………………………….. 14
3.1.2. Dobles diferencias ………………………………………….... 16
3.1.3. Triples diferencias …………………………………………… 18
3.2. Resolución de ambigüedades ………………………………………….. 20
4. Posicionamiento Relativo Dinámico ……………………………………………. 20
5. Precisiones ………………………………………………………………………. 21
5.1. Posicionamiento estático ……………………………………………… 21
5.2. Posicionamiento dinámico ……………………………………………. 22
6. Obtención de las coordenadas en tiempo diferido o real ……………………….. 22
7. Georreferenciación ……………………………………………………………… 23
V – ESTACIONES GPS PERMANENTES
1. Comienzos en nuestro país ……………………………………………………… 24
2. Características …………………………………………………………………... 24
3. Situación en la Provincia de Corrientes ………………………………………… 27
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VI – DESARROLLO DEL METODO DE TRABAJO EN MODO DIFERENCIAL
GPS UTILIZANDO LOS SERVICIOS DE LA ESTACION PERMANENTE “MECO”
1. Descripción del procedimiento para medición de vectores GPS con el método
diferencial (post proceso) en Estaciones Permanentes ……………………………. 28
1.1. Trabajo de campaña …………………………………………………... 28
1.1.1. Antecedentes Catastrales …………………………………… 28
1.1.2. Descripción del trabajo de campaña ………………………... 29
1.1.3. Equipos utilizados ………………………………………….. 40
1.2. Trabajo de gabinete …………………………………………………... 40
1.2.1. Bajada de datos (del aparato y de la web) ………………….. 40
1.2.2. Proceso de descomp. de archivos y conversión a RINEX …. 41
1.2.3. Procesamiento de datos …………………………………….. 42
2. Valores obtenidos en el procesamiento y cuadros comparativos ……………… 43
2.1. Comparación de los valores de coordenadas de puntos medidos utilizando
“Meco” y los valores de coordenadas de esos puntos según monografía ………… 43
2.2. Comparación de las longitudes obtenidas entre dos puntos: midiendo con
base-móvil, con Meco y con las calculadas en base a las coordenadas de los PF de la
Red Catastral ……………………………………………………………………… 44
2.3. Cotejo y verificación de las dimensiones lineales según las tolerancias
exigidas por Catastro de Corrientes (Decreto 2283/68) ……………………..…… 46
2.4. Conclusiones de las mediciones ……………………………………... 47
3. Planos de las cuatro Redes Catastrales y plano del trabajo final ……………… 48
VII – GLOSARIO DE TERMINOS GPS ……………………………….……….. 49
VIII – BIBLIOGRAFIA ……………………………………………….…………. 63
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I - OBJETIVOS PRINCIPALES
A continuación se describen los objetivos que nos planteamos para la realización de
nuestro trabajo final:
Descripción del instructivo y del procedimiento a seguir para un trabajo de medición
de vectores con GPS empleando como base una estación permanente.
Comparación de las precisiones obtenidas entre ambos métodos de medición.
Conclusiones.
Comparación entre las coordenadas de los puntos fijos (de la Redes catastrales), y
las coordenadas que obtuvimos en las mediciones de campaña con GPS, de esos
mismos puntos.
Cotejo y verificación de los errores en las mediciones lineales con las tolerancias
exigidas por la Dirección General de Catastro para trabajos de mensura en la
provincia de Corrientes.
Conclusiones de la experiencia dando a conocer los comportamientos de los
resultados obtenidos para distancias variables utilizando un equipo GPS Geodésico
de simple frecuencia.
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II – INTRODUCCION
1. Sistema de posicionamiento global
El Global Positioning System (GPS) o Sistema de Posicionamiento Global es
un Sistema Global de Navegación por Satélite que permite determinar en todo el mundo
la posición de un objeto, una persona, un vehículo o una aeronave, con una precisión
hasta de centímetros, usando GPS diferencial, aunque lo habitual son unos pocos
metros. Aunque su invención se atribuye a los gobiernos francés y belga, el sistema fue
desarrollado e instalado, y actualmente es operado, por el Departamento de Defensa de
los Estados Unidos.
El GPS funciona mediante una red de 27 satélites (24 operativos y 3 de
respaldo) en órbita sobre el globo, a 20.200 km., con trayectorias sincronizadas para
cubrir toda la superficie de la Tierra. Cuando se desea determinar la posición, el
receptor que se utiliza para ello localiza automáticamente como mínimo tres satélites de
la red, de los que recibe unas señales indicando la posición y el reloj de cada uno de
ellos. En base a estas señales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y calcula el retraso
de las señales; es decir, la distancia al satélite. Por "triangulación" calcula la posición en
que éste se encuentra. La triangulación en el caso del GPS, a diferencia del caso 2-D
que consiste en averiguar el ángulo respecto de puntos conocidos, se basa en determinar
la distancia de cada satélite respecto al punto de medición. Conocidas las distancias, se
determina fácilmente la propia posición relativa respecto a los tres satélites. Conociendo
además las coordenadas o posición de cada uno de ellos por la señal que emiten, así se
obtiene la posición absoluta (coordenadas reales del punto de medición).
2. Historia
En 1957 la Unión Soviética lanzó al espacio el satélite Sputnik I, que era
monitorizado mediante la observación del Efecto Doppler de la señal que transmitía.
Debido a este hecho, se comenzó a pensar que, de igual modo, la posición de un
observador podría ser establecida mediante el estudio de la frecuencia Doppler de una
señal transmitida por un satélite cuya órbita estuviera determinada con precisión.
La marina estadounidense rápidamente aplicó esta tecnología, para proveer a los
sistemas de navegación de sus flotas de observaciones de posiciones actualizadas y
precisas. Así surgió el sistema TRANSIT, que quedó operativo en 1964, y hacia 1967
estuvo disponible, además, para uso comercial.
Las actualizaciones de posición, en ese entonces, se encontraban disponibles
cada 40 minutos y el observador debía permanecer casi estático para poder obtener
información adecuada.
Posteriormente, en esa misma década y gracias al desarrollo de los relojes
atómicos, se diseñó una constelación de satélites, portando cada uno de ellos uno de
estos relojes y estando todos sincronizados con base a una referencia de tiempo
determinada.
En 1973 se combinaron los programas de la Marina Estadounidense y el de la
USAF (United States Air Force).
Entre 1978 y 1985 se desarrollaron y lanzaron once satélites prototipo
experimentales NAVSTAR, a los que siguieron otras generaciones de satélites, hasta
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completar la constelación actual, a la que se declaró con «capacidad operacional inicial»
en diciembre de 1993 y con «capacidad operacional total» en abril de 1995.
En 1994, este país ofreció el servicio normalizado de determinación de la
posición para apoyar las necesidades de la OACI (Organización de Aviación Civil
Internacional), y ésta acepto el ofrecimiento.
3. Composición del Sistema GPS
El Sistema GPS esta conformado por tres segmentos:
● Segmento Espacial
● Segmento de Control
● Segmento Usuario
3.1. Segmento Espacial: Básicamente está
constituido por una constelación de 24 satélites,
los cuales se ubican en seis orbitas planas casi
circulares (4 satélites por órbita), con una
inclinación de 55° respecto al plano del Ecuador y
están a unos 20.200 km. de altura. Además hay
satélites desactivados en órbita, disponibles como
reserva.
Constelación NAVSTAR.
3.2. Segmento de Control: Existen unas 5 estaciones de control oficiales, las cuales
están regularmente distribuidas.
Reciben continuamente las señales de los satélites en las dos frecuencias,
obteniendo la información necesaria para establecer con gran precisión las órbitas de
todos los satélites.
Todos los datos se envían a la Central donde se procesan y calculan las
efemérides, estado de los relojes y toda la información que luego se transmite y
almacena en la memoria de cada satélite para su radiodifusión.
Estaciones de
Control.
3.3. Segmento Usuario: Son los instrumentos utilizados para hallar coordenadas de un
punto, hacer navegación, etc.
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El equipo esencial está formado por antena y receptor. A ello debemos
agregarle los sistemas informáticos, los softwares específicos, y los sistemas de
comunicaciones.
La antena va unida directamente o por cable al receptor. Las coordenadas
halladas corresponden al centro radioeléctrico de la misma. La antena, considerada
como conjunto, consta siempre del elemento físico antena receptora, un pre-
amplificador y a veces, trípode o bastón de estacionamiento.
El receptor consta, generalmente de una sección de recepción de
radiofrecuencias (normalmente con diferentes canales para distintos satélites), un
procesador interno con su correspondiente soporte lógico software, una unidad de
memoria con soporte sólido o magnético, teclado de control, pantalla de comunicación,
conectores y salidas, y una fuente de alimentación externa o con dos tomas de
alimentación exterior para poder conmutar de una unidad de alimentación a otra sin
interrumpir el funcionamiento del receptor.
Cada receptor tiene sus características propias,
y no siempre poseen todos los elementos antes
mencionados, por ejemplo, determinados
modelos no traen pantalla de comunicación.
Para hacer todas las labores descritas
en la etapa receptora, son precisas frecuencias
de referencia, obtenidas a partir del reloj
oscilador del receptor.
A su vez existen tres tipos de
receptores:
● Navegadores
● Topográficos
● Geodésicos
Receptor Geodésico.
4. Señal del satélite
Hay una frecuencia fundamental, generada por el oscilador del satélite, de ella se
derivan todas las demás frecuencias que el satélite utiliza para emitir. Se emiten dos
ondas portadoras, llamadas L1 y L2; sobre una de ellas, L1, se monta la modulación
correspondiente al Código C/A.
En el gráfico se intenta esquematizar, de alguna manera, el tipo de señal que
emiten los satélites y sus componentes.
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III – GPS DIFERENCIAL UTILIZANDO CODIGO (C/A)
1. Métodos de Posicionamiento GPS
1.1. Posicionamiento absoluto: Cuando hablamos de posicionamiento absoluto nos
referimos al caso de un solo receptor operando en modo autónomo, es decir, la función
típica de navegación, calculando las coordenadas del receptor sobre la superficie
terrestre en base a las mediciones de distancia que realiza a los satélites visibles (o a los
posibles en función del número de canales del receptor) y mostrando estas coordenadas,
sin ningún tipo de corrección, en el display del receptor (con el intervalo de
actualización que hemos fijado, 1 seg. p. ej.).
Podemos distinguir dos modos de operación: estático y móvil.
El modo estático significa que el receptor permanece estacionado sobre el punto
del que se quieren conocer las coordenadas durante un intervalo de tiempo, que puede
ser de 1 a 5 minutos, si este receptor se encuentra calculando posiciones (coordenadas)
cada 1 seg. por ej., tendremos, para la solución en 3 dimensiones, un sistema de 4
ecuaciones con 4 incógnitas por cada un segundo, (si se observaran más de 4 satélites,
tendremos sobreabundancia de observaciones).
La posición final, coordenadas del punto estación, corresponde al promedio de
todas las posiciones calculadas cada un segundo.
El modo móvil, está relacionado con el uso del receptor en movimiento, en este
caso tendremos, calculando posiciones cada 1 seg., soluciones instantáneas en tres
dimensiones cada un segundo, que no corresponden al mismo punto (el receptor se está
moviendo).
Tendremos formado un sistema de 4 ecuaciones con 4 incógnitas cada un
segundo (y sobreabundancia si se observan mas de 4 satélites), que nos dará las
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coordenadas del punto en que se ubica el receptor a cada instante, siendo esta la
solución típica de navegación, una posición final por segundo, de modo que esta
sucesión de puntos nos describen la trayectoria seguida por el receptor.
Con estos métodos de operación la precisión general alcanzable en las
coordenadas de los puntos, como lo mencionamos anteriormente, será mejor que 10m
en horizontal y 15m en vertical, generalmente.
1.2. Posicionamiento Diferencial: Ahora bien, si retomamos la experiencia y en vez de
un receptor, colocáramos dos receptores no muy alejados entre sí (digamos 10 km. p.
ej.), que observan los mismos satélites, obtendremos que las gráficas de las
distribuciones de las posiciones horizontales calculadas por cada uno resultan muy
similares.
Este es el principio de la técnica de Corrección Diferencial.
Los errores en el satélite (reloj, órbita) y en la propagación de la señal (ionosfera
y troposfera), afectan de manera similar a dos estaciones no muy alejadas entre sí, que
utilizan los mismos satélites.
Y esto es así porque la distancia entre los receptores sobre la superficie terrestre
resulta muy pequeña comparada con la distancia a la que están los satélites (ver figura,
en la que están dibujados a escala uniforme el radio terrestre, la separación entre
estaciones y la distancia a los satélites), inclusive si los receptores se encuentran
exageradamente separados (500 km.), la porción de atmósfera que atraviesan las señales
del mismo satélite es prácticamente la misma.
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La técnica de corrección diferencial hace uso de estas características para
eliminar las influencias de estos errores en el cálculo de las posiciones de la segunda
estación (remota) a partir de conocerlos en una primera estación (base).
De modo que, si para cada posición calculada por la estación base, asignamos un
vector error y luego lo aplicamos, cambiado de signo, a la posición calculada en la
estación remota, tendremos las posiciones corregidas.
La aplicación de estas técnicas de corrección diferencial nos conducen al
fundamento del Posicionamiento Relativo, es decir, la utilización simultánea de dos o
mas receptores, tomando datos al mismo tiempo (con el mismo intervalo de grabación,
por ej. cada 1 seg.), uno, que estará ubicado sobre un punto de coordenadas conocidas,
será el receptor base y el otro (o los otros) será el receptor remoto y se ubicará en los
puntos que nos interesa relevar, o sea, conocer sus coordenadas.
Las coordenadas de los puntos relevados se obtendrán finalmente con una
exactitud que depende, no solo de los errores en cálculo del vector, como vimos hasta
ahora, sino que también de la exactitud con que se conozcan las coordenadas de la
estación de referencia, ya que al georreferenciar puntos de esta forma, trasladamos
cualquier incertidumbre en las coordenadas del sitio del receptor base, a los puntos que
se relevan con el receptor remoto, por lo tanto, para ser coherentes con la precisión del
método, las coordenadas del receptor base deben tener una mejor precisión que la propia
del método de medición utilizado; por ejemplo, de alguna vinculación a las redes
existentes.
De esta manera, y análogamente al posicionamiento absoluto, encontramos dos
modos de operación: estático y móvil.
En el modo estático, el receptor remoto es estacionado 1 a 5 minutos sobre el
punto que nos interesa relevar, haciendo mediciones de distancias a los satélites y/o
calculando posiciones, almacenando estos datos en su memoria interna. Al cabo del
relevamiento de todos los puntos que interesan, se bajan los datos del receptor base y
del remoto a una computadora para realizar el post-procesamiento de las mediciones de
ambos y aplicar algún método de corrección diferencial.
Con las posiciones corregidas del receptor remoto se efectúa un promedio y ésta
será la posición final correspondiente a cada punto relevado.
Como en todo posicionamiento estático, es importante, ya que podemos
manejarlo, trabajar con un PDOP bajo.
En el modo móvil, el receptor remoto está en movimiento, calculando y
almacenando distancias y/o posiciones en su memoria interna.
Luego de terminado el trayecto a medir, se bajan los datos y se efectúa el post-
procesamiento, aplicando corrección diferencial (posición o distancias), y así obtener
corregida cada posición instantánea, la gráfica de estas posiciones instantáneas
constituirá la solución final, es decir la trayectoria del receptor remoto.
Estas dos alternativas también pueden aplicarse en tiempo real, contando con el
equipamiento adecuado.
Las precisiones que caracterizan las mediciones con GPS en modo diferencial,
en función de la distancia entre las estaciones, pueden verse en el cuadro que se adjunta
al respecto, debe aclararse que en la actualidad y debido a las mejoras en los receptores
y software de post-procesamiento, los resultados que se obtienen pueden mejorar en
algunos casos.
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IV – GPS DIFERENCIAL UTILIZANDO FASES DE LAS
ONDAS PORTADORAS
1. Observables
Estos observables, a diferencia de los anteriores se definirán en el dominio del
espacio.
Para ello supondremos entonces que el emisor esta inmóvil y que la onda esta
congelada en el instante “t” de medición y extendida entre el satélite y el receptor.
La medición de la fase de la onda portadora, una vez reconstruida la señal, es
decir, eliminadas las modulaciones, se hace con avanzadas técnicas de electrónica. A los
fines geodésicos solo es necesario entender su significado geométrico, para lo cual se
empezará por un enfoque lo mas puro posible, todavía sin tener en cuenta las
“realidades” del “medir” que serán vistas posteriormente como características de las
observaciones.
Si bien el observable fase es la resultante de comparar la fase de la onda que
llega al receptor proveniente del satélite con la fase de la onda generada en el receptor,
en el instante t:
Фmedida = Фllega al receptor – Фcomp en el receptor
Es decir:
Фmed (t) = Фllega (t) – Фcomp (t)
Consideraremos como observable fase a:
Φllega (t)
La onda continua, extendida entre el emisor y el receptor en el instante t y
expresada en el dominio del espacio, es:
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donde N es una cantidad entera de ciclos desconocida y llamada ambigüedad porque
representa los N parámetros (distancias) que satisfacen la siguiente relación
(comprobable en el grafico anterior):
Фllega (t) – Фmisma que en sat (t) = ρ/λ – N
y que pasada en limpio es para nosotros la ecuación de observación:
Фllega (t) = Фen sat (t) + ρ/λ – N
donde:
ρ: distancia satélite-receptor, es el parámetro desconocido
Ф llega (t): observable susceptible de medir
Ф en sat.(t): se conoce su valor nominal desde la fción. generadora de la onda.
N: desconocida
λ: constante, se conoce su valor nominal al conocer la frecuencia de la onda.
2. Refracción atmosférica
La mayor parte de las frecuencias que componen el espectro electromagnético y
que ingresan del espacio exterior a la tierra, sufren un efecto de absorción por la
atmósfera terrestre a diferentes alturas.
O sea que al diseñar un sistema geodésico espacial debe tenerse en cuenta las
ventanas atmosféricas al momento de decidir el tipo de ondas que se usará para realizar
observaciones.
Pero así y todo, aparece otro efecto importante en el comportamiento de una
onda al atravesar la atmósfera y es la dispersión.
El efecto de dispersión es causado por la interacción entre el campo
eléctricamente cargado del medio y el campo electromagnético de la onda que lo
atraviesa.
En un grupo generado por la superposición de ondas con diferentes frecuencias,
y si el medio es dispersivo, cada una de aquellas tendrá distintas velocidades de
dispersión.
El resultado de esa mezcla de velocidades es la velocidad de grupo que es
realmente la velocidad con que se propaga la energía y finalmente la información.
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Cada una de las ondas que conforman ese grupo, se propaga individualmente
con su velocidad de fase.
Por eso es importante destacar que la atmósfera puede actuar o no como un
medio dispersivo, dependiendo de la onda que se trate y de la capa atmosférica que la
onda atraviese.
3. Posicionamiento relativo estático
El posicionamiento relativo estático consiste en determinar las coordenadas de
un punto incógnita utilizando para ello las coordenadas de otro punto denominado base
que permanece fijo. Para ello se deben realizar observaciones simultáneas a los mismos
satélites desde ambos puntos durante un periodo de tiempo.
Suponiendo que el punto A es el punto base y el B es el punto incógnita, el
resultado final que se desea obtener en posicionamiento relativo son las componentes
del vector entre ambos puntos, es decir:
3.1. Diferencias de fase: Asumiendo entonces que se realizan observaciones
simultaneas en dos puntos A y B a dos satélites j y k, se pueden formar nuevas
ecuaciones como combinación lineal de las anteriores. A estas combinaciones lineales
se las denomina de simples diferencias, dobles diferencias y triples diferencias de fase.
Los errores sistemáticos incluidos en la ecuación de observación original
presentan una fuerte correlación con las señales recibidas simultáneamente por
diferentes receptores desde distintos satélites. La utilización de las ecuaciones de
diferencias de fases mencionadas anteriormente utilizan estas correlaciones con el fin de
lograr un aumento en las precisiones, posibilitando en algunos casos la eliminación y en
otros la reducción de dichos efectos.
3.1.1. Simples diferencias: Se consideran dos receptores RA y RB ubicados
respectivamente en los puntos A y B los que en la época t reciben la señal proveniente
de un satélite j (ver figura).
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La ecuación de observación para el punto A será:
Restando miembro a miembro ambas ecuaciones se obtiene:
En forma simplificada la expresión final de la ecuación correspondiente a las
simples diferencias se escribe:
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Comparando está ultima ecuación con la correspondiente a la ecuación de simple
fase, se observa que se han cancelado los efectos de los errores asociados al reloj del
satélite, ya que dos receptores rastrean al mismo satélite en el mismo instante. No
obstante todavía subsiste un mayor número de incógnitas que de ecuaciones.
Las simples diferencias de fase también posibilitan una importante reducción de
los errores orbitales y por refracción atmosférica (troposfera e ionosfera). En casos en
que la distancia entre los receptores es pequeña en comparación con los 20000 km. de
altura de los satélites, los efectos causados de los errores mencionados serán muy
próximos y por lo tanto el término ΔAABj(t) será muy pequeño. El valor del término será
función de la separación entre receptores.
Para aplicaciones estáticas precisas, la desventaja de utilizar simples diferencias
es que el término correspondiente al reloj del satélite todavía está presente. Por lo tanto
el número de ecuaciones presentes en el procesamiento con simples diferencias será:
● 3 coordenadas
● nj ambigüedades (donde nj es el número de satélites)
● nt reloj receptor (donde nt es el número de épocas para cada receptor)
Considerando 4 satélites observados durante 1 hora con un intervalo de 15
segundos, resultarán 3 + 4 + 240 = 247 incógnitas, lo que implica un sistema de
ecuaciones normales muy grande. Esto puede reducirse modelizando el reloj del
receptor (por ej.: modelo polinómico).
El número de ecuaciones de simples diferencias resultantes será, para el mismo
ejemplo, 4 x 240 = 960
3.1.2. Dobles diferencias: Aplicamos la ecuación de simples diferencias
correspondientes a los puntos A y B, y a dos satélites j y k (ver figura).
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La ecuación de simples diferencias para el satélite j será:
La diferencia de ambas ecuaciones utilizando además la notación abreviada
proporcionará la ecuación correspondiente de dobles diferencias:
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En este modelo se observa claramente que se han removido los errores
provenientes de los relojes del satélite y del receptor.
Teniendo en cuenta que este modelo se construye a partir de simples diferencias
de fase, se concluye que además ya se han reducido los efectos causados por la
refracción atmosférica y los errores de los parámetros orbitales.
Para líneas de bases pequeñas (p. ej. < 25 km.), los errores son virtualmente
eliminados.
El número de incógnitas en el procesamiento de dobles diferencias es:
● 3 coordenadas
● nj ambigüedades
Si por ejemplo se observan 4 satélites durante una hora con intervalo de 15
segundos se obtendrá 4 + 3 = 7 incógnitas.
El número de ecuaciones será: 4 x 240 = 960
3.1.3. Triples diferencias: Hasta ahora sólo se ha considerado una época t. Para
eliminar la ambigüedad, que es independiente del tiempo, Remondi (1984) propuso
diferenciar las dobles diferencias entre dos épocas t1 y t2 (ver figura).
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La ecuación de dobles diferencias para la época t1:
La que corresponde a la época t2:
Haciendo la diferencia de ambas ecuaciones se obtendrá la ecuación de triples
diferencias:
donde:
Se puede observar que el modelo de triples diferencias se encuentra exento de
ambigüedad, así como también la reducción de los errores producidos por la atmósfera y
de los parámetros orbitales. La única información que queda en este modelo es la
relativa a las posiciones de los satélites y de los receptores.
Generalmente este procesamiento es menos preciso que el de dobles diferencias
(incrementa el ruido de la medición).
Las incógnitas en el procesamiento por triples diferencias serán entonces solo las
3 coordenadas.
El número de ecuaciones para el ejemplo ya mencionado será 4 x 240 = 960.
Después de haber desarrollado los modelos matemáticos de los algoritmos de
fases simples, simples diferencias, dobles diferencias y triples diferencias se puede decir
que las sucesivas diferencias contribuyen de dos maneras a la solución: reduciendo el
número de incógnitas de la ecuación de observación original y eliminando o
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minimizando los efectos de los errores sistemáticos. Pero crean la dificultad de
aumentar las correlaciones.
En las simples diferencias de fase hay que abordar el problema de invertir una
matriz de gran tamaño originada por las numerosas incógnitas de tiempo (una por
época).
En general se utiliza este método para obtener coordenadas siempre y cuando se
cuenten con buenos valores a priori de las correcciones del reloj local y del satélite, y
pueda aprovecharse la naturaleza entera de N.
En cuanto a los algoritmos de las ecuaciones de dobles y triples diferencias son
más simples que las correspondientes a simples diferencias ya que disminuyen
drásticamente la cantidad de incógnitas. Por otro lado tienen el inconveniente que
aumentan las correlaciones de las observaciones.
En particular las triples diferencias proveen una solución rápida de las
coordenadas, pero con fuertes problemas de correlación lo que hace disminuir la
precisión de los resultados. En particular esta solución es utilizada como dato de entrada
en los otros métodos.
Los paquetes de software comerciales para procesamiento relativo generalmente
utilizan las dobles diferencias de fases que normalmente permiten obtener soluciones
fijas (ambigüedades enteras) cuando los vectores no son largos.
3.2. Resolución de ambigüedades: En resumen, se puede decir que cuando se utiliza el
observable fase la precisión que se puede lograr es mucho mayor que la que se logra con
el uso de códigos pero aparece el problema de las ambigüedades cuya resolución
requerirá de tiempos de observación mucho más prolongados y de procedimientos de
medición y de cálculo considerablemente más complejos.
Es importante en este punto tener en cuenta que la ambigüedad inicial inherente
a la medición con fase es un número entero y depende del par receptor-satélite. No
habrá dependencia del tiempo siempre que no haya pérdida de señal durante la sesión.
4. Posicionamiento relativo dinámico
Las técnicas de posicionamiento estáticas se utilizan frecuentemente debido a
que permiten alcanzar las máximas precisiones. Pero actualmente, también, han
adquirido gran importancia los denominados métodos de medición cinemáticos o
dinámicos en los cuales mientras el receptor base se mantiene fijo, el receptor remoto se
desplaza rápidamente de un punto a otro. Esta modalidad de posicionamiento se
caracteriza por una productividad muy superior a la de los métodos estáticos
permitiendo lograr además precisiones aceptables para una gran cantidad de
aplicaciones.
Uno de estos métodos es el denominado stop and go, cuyo objetivo es la
determinación de coordenadas de puntos discretos con gran rapidez. Un receptor se
estaciona en la base mientras que el otro se va trasladando de punto en punto con la
particularidad de que se detiene en cada punto durante un tiempo muy breve (segundos
o a lo sumo algunos minutos). Para que este método resulte exitoso se tienen que
cumplir dos condiciones:
a) Se deben calcular las ambigüedades antes de comenzar el movimiento. Esto
se puede lograr, por ejemplo, mediante una determinación estática ordinaria.
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b) Sin apagar el receptor, se deben mantener las señales sin perdidas de ciclos.
Esto permitirá trasladar las ambigüedades iniciales a los puntos sucesivos.
Se recuerda que cuando se utilizan las dobles diferencias de fase las incógnitas
presentes son las ambigüedades iniciales y las coordenadas del receptor remoto, por lo
tanto si previamente se resuelven las ambigüedades el cálculo de las coordenadas será
inmediato (similar al caso de código).
Otro de los métodos es el cinemático puro, que tiene como objetivo el
relevamiento de una línea en forma continua, como por ejemplo el perímetro de una
isla, o la traza de una ruta e incluso en aplicaciones aéreas y marítimas. En este caso
también se debe mantener la recepción continua de la señal, luego de determinar las
ambigüedades iniciales.
La aplicabilidad de ambos métodos está limitada por la existencia de obstáculos
como túneles, densa arboleda, puentes, etc., ya que producen cortes en las señales
recibidas y por lo tanto se pierden las ambigüedades iniciales, siendo necesario en estos
casos volver a determinarlas.
Dentro de los métodos dinámicos el mas potente en la actualidad, es sin duda, el
denominado OTF (on the fly) o de resolución de ambigüedades en movimiento.
Este método ha surgido como consecuencia del gran avance que en los últimos
tiempos han experimentado las técnicas de procesamiento dinámico. Esta técnica,
originalmente fue aplicada exclusivamente a cálculos de alta precisión a partir de datos
obtenidos de receptores de doble frecuencia y código P.
La principal diferencia con los métodos de procesamiento tradicionales estriba
en que el método OTF utiliza el denominado filtro de Kalman. El filtro de Kalman
permite estimar posiciones con precisión creciente, mientras el receptor está en
movimiento, hasta que la precisión lograda es tal que permite calcular las ambigüedades
y de esa manera poder computar las coordenadas definitivas. El tiempo necesario para
lograr determinar las ambigüedades se denomina tiempo de refinamiento o de
convergencia.
Cuando el procesamiento se realiza con datos provenientes de receptores
L1/L2/P, se obtienen los mayores rendimientos, ya que ante eventuales perdidas de
ciclos es posible recuperar las ambigüedades rápidamente. Por ejemplo, para una base
corta es posible fijarlas en menos de 2 minutos.
El método OTF también es aplicable a datos provenientes de receptores L1. El
inconveniente que tienen es que los tiempos de refinamiento son mucho mayores. En
estos casos se logra determinar ambigüedades en un tiempo 10 veces mayor que con
L1/L2/P.
5. Precisiones
5.1. Posicionamiento estático: Según se ha señalado, al utilizar como observable la
fase de la portadora, un ciclo o fase completa equivale a una longitud de onda, que en
GPS es de 19,05 cm. (L1) o de 24,45 cm. (L2). La tecnología hoy disponible, cuando
mide el observable de fase, está en condiciones de apreciar la centésima parte de la fase
completa, esto significa que si se dispusieran de métodos de observación y cálculo
adecuados para eliminar todas las otras fuentes de error que influyen en la medición se
podría llegar a determinar la distancia satélite-receptor con una precisión del orden de
los 2 mm.
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Lo planteado en el párrafo anterior responde a una situación ideal, ya que es
imposible eliminar totalmente la influencia de todas las causas de errores sistemáticos.
No obstante, si de alguna manera queremos tipificar la precisión propia de GPS con
fases de la portadora podríamos utilizar la expresión:
(1 ppm significa una parte por millón de la distancia entre receptores)
Es decir, la expresión expresa el error en función de la distancia entre el receptor
base y el remoto y es válida para el método estático, con una sola frecuencia y dentro de
un radio de 30 Km., con efecto multipath mínimo y siempre que la medición se realice
con un buen PDOP.
En la medida que varían los métodos, tipos de receptor y distancias, varían
también las precisiones obtenidas.
5.2. Posicionamiento dinámico: En la búsqueda por mejorar el rendimiento de los
trabajos realizados con GPS manteniendo el orden de las precisiones que posibilita la
medición con fase se han desarrollado métodos dinámicos de medición, dentro de los
cuales existen diferentes variantes.
6. Obtención de las Coordenadas: Tiempo Diferido o Real
Aquí también se vuelve a conceptos conocidos, aunque con algunas variantes,
puesto que la mejor precisión que brinda la medición con fases de la portadora justifica
la introducción de otros recursos.
El tiempo diferido o post-procesamiento consiste, como ya sabemos, en efectuar
los cálculos de coordenadas a posteriori de la observación. La precisión que se quiera
obtener va a depender de las variantes introducidas, algunas ya mencionadas.
En cuanto a tiempo real sabemos que su ventaja es importante en relevamientos
pero es esencial cuando se trata de replanteos.
Pueden efectuarse replanteos con precisión centimétrica utilizando fases de la
portadora. Para ello debe contarse con el equipo adecuado, que incorpora el sistema de
conexión radial, siendo en realidad ésta la principal limitante, de modo tal que la
aplicación resulta efectiva, al menos por ahora, en un radio del orden de los 10 km.
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7. Georreferenciación
La Georreferenciación consiste en la identificación de todos los puntos del
espacio (aéreos, marítimos o terrestres; naturales o culturales) mediante coordenadas
referidas a un único sistema mundial.
La materialización oficial de ese sistema en la Argentina la constituye
POSGAR94 (Marco de referencia geodésico para la República Argentina por
resolución del Instituto Geográfico Militar – mayo de 1977).
La georreferenciación resuelve dos grandes cuestiones simultáneamente:
a) Permite conocer la forma, dimensión y ubicación de cualquier parte de la
superficie terrestre o de cualquier objeto sobre ella;
b) Permite vincular información espacial proveniente de distintas fuentes,
condición necesaria para el desarrollo de los sistemas de información territoriales o
geográficos.
Algunos criterios a tener en cuenta en la georreferenciación con GPS, son:
a) La primera cuestión es establecer la precisión que se necesita en las
coordenadas.
b) En base a ello hay que elegir el instrumental y el método de medición, tales
que, respetando la precisión exigida, reduzcan el trabajo sólo a lo necesario.
c) Partir de un punto que reúna las siguientes condiciones:
● Coordenadas confiables, garantizadas por entidad responsable
● Precisión adecuada
● Ubicado a distancia compatible con el instrumental y método a utilizar
● Debe recordarse que cualquier error en el punto de partida se traslada a
todo el levantamiento.
d) Siempre debe existir algún método de control; por ejemplo se puede vincular
el levantamiento a dos puntos de coordenadas conocidas; o bien realizar un itinerario
cerrando sobre el punto de partida; o bien medir vectores cuyo único fin es el control,
etc. En GPS es muy rápida (y tentadora) la medición mediante una radiación sin control.
e) Si se quiere georreferenciar un levantamiento ya existente, es suficiente
vincular dos puntos del mismo; siempre es conveniente medir al menos un punto más.
f) Es posible (y en casos necesario) combinar la medición con GPS y el uso de
medios terrestres de levantamiento. Será necesario resolver la manera de efectuar las
transformaciones de coordenadas de un sistema local al sistema general y/o viceversa.
Existen softwares que facilitan dicha tarea.
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V – ESTACIONES GPS PERMANENTES
1. Comienzos en nuestro país
Durante los años 1993 y 1994, el Instituto Geográfico Militar (IGM), en un
trabajo conjunto con el Consorcio de Universidades Americanas (UNAVCO), midió la
Red POSGAR 94, encomendando el procesamiento de la misma a la Universidad
Nacional de la Plata (UNLP). La Red POSGAR 94, debido a las grandes ventajas de la
tecnología GPS, empezó a extender su uso a todos los ámbitos de la Agrimensura y
Topografía, de esta manera las coordenadas de los puntos de la Red se hicieron cada vez
más imprescindibles para las distintas aplicaciones de precisión. En el año 1997 el IGM
adopta POSGAR 94 como Marco de Referencia Geodésico Nacional para la República
Argentina en forma oficial.
Se instala en el punto IGM0 (ubicado en la ciudad de Buenos Aires), un receptor
GPS Geodésico con la idea de recoger datos en forma permanente y ponerlos a
disposición del público usuario brindando un servicio de gran importancia, porque
facilita la vinculación de los trabajos realizados por profesionales independientes al
Marco de Referencia Nacional. De esta manera se crea en agosto del año 1998, la
primer Estación Permanente de la Red POSGAR 94 operada en su totalidad por
profesionales y técnicos del IGM. En base a esta experiencia, surge la propuesta de
plasmar una Red de estaciones permanentes, en condiciones de brindar este servicio en
todo el territorio nacional.
2. Características
Una red de estaciones GPS permanentes involucra tres componentes
fundamentales:
La Primera la constituyen las estaciones GPS permanentes funcionando en
forma autónoma. Esta componente es el pilar fundamental de la Red, pues cumplen con
la misión de recolectar las observaciones GPS de las que se nutre el resto de la Red.
La segunda componente la constituyen todas las EP comunicadas con un centro
de coordinación y almacenamiento de datos. Su finalidad es la de coordinar el
funcionamiento de la Red y concentrar las mediciones realizadas por todas las
estaciones en un único servidor, donde se las pone a disposición de los usuarios, siendo
este el primer producto tangible de la Red.
La tercera componente tiene la misión de procesar las observaciones de la red
en uno o varios centros de cálculo, para obtener coordenadas de las estaciones,
correcciones ionosféricas para receptores GPS de simple frecuencia y otros productos
útiles para la comunidad profesional y científica. El acceso a estos productos constituye
un servicio brindado por la red a través del servidor de Internet del centro de
coordinación.
Una EP recolecta observaciones constantemente, verifica que la calidad de los
datos satisfaga los estándares establecidos, transforma las observaciones a un formato
convencional, comprime los archivos de datos para facilitar su transferencia a través de
Internet y almacena toda la información en un servidor de Internet donde queda
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disponible para su aprovechamiento. Estas operaciones se realizan mecánicamente
mediante un programa de control que funciona permanentemente en una PC.
Los elementos básicos necesarios para instalar una EP son los siguientes:
● Un receptor y una antena GPS geodésicos.
● Una computadora para almacenar y administrar la información.
● Programas de automatización.
● Conexión a Internet.
● Una fuente ininterrumpible de energía (UPS).
Aunque una EP puede funcionar con un alto grado de automatización, nunca es
posible prescindir totalmente de personal técnico entrenado que realice controles
rutinarios, resuelva problemas imprevistos, atienda las tareas de mantenimiento
programadas, etc.
Para elegir un sitio adecuado para instalar una EP deben observarse algunos
requisitos, entre los más importantes:
● El horizonte en torno a la antena debe estar despejado para permitir la
recepción de satélites con bajo ángulo de elevación.
● En las cercanías de la antena no deben encontrarse objetos que puedan
interferir con las señales GPS o producir efecto multicamino.
● El terreno debe ser geológicamente estable.
● La antena debe estar montada sobre una estructura rígida y perdurable.
● El sitio debe estar libre de interferencias electromagnéticas que pueda
perturbar o impedir la recepción de las señales de los satélites.
● Debe contarse con la infraestructura indispensable para asegurar el
funcionamiento de la estación.
Además:
● La operación rutinaria de la estación se simplifica si el receptor esta instalado
en el mismo lugar donde trabaja el personal que la atiende.
● Si la estación se halla lejos de los centros que concentran la actividad
económica de la región su impacto socioeconómico es mucho menor.
El radio de cobertura de una estación permanente depende del tipo de
posicionamiento que desee lograr el profesional que utiliza sus datos (posicionamiento
geodésico, topográfico, etc.). Este radio puede extenderse hasta varios cientos de
kilómetros con la aplicación de correcciones del retardo ionosférico que pueden ser
obtenidas por los centros de cálculo sobre la base de las observaciones de la red. Más
aún, la utilización de estas correcciones permitirá que un profesional pueda realizar
numerosas tareas de apoyo topográfico con un solo receptor GPS de simple frecuencia.
Una estación permanente puede ser instalada por cualquier organismo público o
privado, pero es verdaderamente importante que todas las que se instalen se integren en
la red nacional de estaciones GPS permanentes. Esta red permite satisfacer objetivos
muy importantes, entre los que pueden distinguirse:
● Objetivo de carácter práctico: reducir la inversión en equipamiento que
deben realizar los profesionales para trabajar con GPS y mejorar el rendimiento de los
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trabajos de campo, pues muchas tareas podrán llevarse a cabo con un solo receptor de
simple frecuencia.
● Objetivos de carácter geodésico: mejorar la georreferenciación de los
catastros provinciales y municipales, perfeccionar el marco de referencia nacional
(POSGAR) y contribuir con el marco de referencia mundial (ITRF).
● Objetivos de carácter geofísico: determinar los movimientos de la corteza
terrestre, realizar estudios climatológicos, etc.
Es muy importante recalcar que una red nacional de estaciones GPS
permanentes es la forma mas eficiente, segura y confiable para evitar conflictos de
coordenadas entre provincias o municipios. El procesamiento conjunto de los datos de
toda la red garantiza la homogeneidad de las coordenadas de todas sus estaciones,
evitando los numerosos problemas que padecemos en la actualidad a causa de la
multiplicidad de marcos de referencia. Las EP deben estar integradas en la red porque
de esa manera se garantiza que:
● Sus coordenadas sean calculadas periódicamente en centros de cálculo
específicamente preparados para realizar esta tarea.
● El centro de coordinación y los centros de cálculo brinden su aporte técnico a
los profesionales a cargo de la estación y asesoramiento geodésico y topográfico a los
profesionales usuarios de la estación.
● Los datos de todas las estaciones estén disponibles en un servidor de Internet
al que cualquier usuario pueda acceder en forma segura y sencilla.
● Los datos se almacenan de acuerdo con estándares internacionales,
posibilitando un mejor aprovechamiento por parte de todos.
● Las coordenadas de la EP tienen valor legal porque se hallan referidas al
marco de referencia nacional promulgado por la autoridad competente.
Las EP han cambiado definitivamente la modalidad de posicionamiento, tanto
en el ámbito geodésico como en el topográfico. Sin ellas, la georreferenciación de una
parcela requiere la utilización de dos receptores GPS, uno ubicado en un punto de apoyo
y el otro en el vértice cuyas coordenadas se desean determinar. Además, si la distancia
entre ambos puntos se excede de algunas decenas de kilómetros se requiere el uso de
receptores GPS de doble frecuencia, para corregir el error ionosférico. La red de
estaciones GPS permanentes permite georreferenciar la parcela utilizando un solo
receptor ubicado en el vértice de la parcela y utilizando la EP más cercana como punto
de apoyo. Las correcciones ionosféricas generadas por la red, harán posible que muchas
aplicaciones prácticas puedan ejecutarse con un solo receptor GPS de simple frecuencia.
Gracias a ello los profesionales podrán acceder a tecnología GPS con una inversión en
equipamiento mucho menor. El rendimiento de los trabajos de campo también será
mejor, porque no será necesario utilizar un punto de control, todo el esfuerzo se
dedicara a medir en los puntos de interés.
Las redes de EP GPS constituyen el futuro de las redes de control geodésico.
Los receptores GPS son cada vez más accesibles y técnicamente más precisos,
debido a los avances tecnológicos, a la permanente actualización de la constelación de
satélites y a las nuevas técnicas de procesamiento de la información.
En la actualidad el IGM tiene a su cargo la Red de Monitoreo Satelital Continuo
(RAMSAC), la cual cuenta con 21 estaciones operativas distribuidas a lo largo del
territorio nacional como se muestra en la figura. La ubicación de las estaciones no es
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homogénea debido principalmente a que la mayoría de ellas fueron instaladas por
proyectos científicos internacionales.
Los círculos desarrollados en torno a las estaciones tienen un radio de 200 Km.
Dentro de ese radio, es
posible obtener una
precisión mejor que un
metro utilizando un receptor
de simple frecuencia y
midiendo una sesión de por
lo menos 4 horas de
duración. Este margen de
error es útil para muchas
aplicaciones topográficas y
la utilización de
correcciones ionosféricas
obtenidas por los centros de
cálculo permitirá mejorar
esa precisión, obtenerla con
menos tiempo de medición o
extenderla hasta una
distancia mayor de la
estación permanente.
Es altamente
deseable que en el futuro
cercano se instalen nuevas
EP cuya ubicación no
obedezca solamente a las
necesidades de los proyectos
científicos que se ejecutan
en nuestro territorio, sino a
las necesidades prácticas de
los catastros parcelarios y
mineros, tanto en el ámbito
provincial como en el de los
municipios. Ello permitirá
densificar la red y mejorar la
calidad de sus productos y
servicios. Red de Estaciones GPS Permanentes.
3. Situación en la Provincia de Corrientes
En el mes de Abril del año 2005 se realizó en la Ciudad de Corrientes la “Primer
Jornada Taller Regional Estaciones GPS Permanentes”. La que contó con la
participación de agrimensores de la Universidad de la Plata, IGM y de la Dirección
General de Catastro de la Provincia de Corrientes. Conjuntamente con dicho taller se
llevo a cabo la instalación de la primer Estación GPS Permanente de la provincia;
sumándose a la red de estaciones del país. La misma se emplazó en la terraza del
edificio de la Dirección de Catastro a modo de prueba, con la finalidad de brindar su
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servicio a profesionales y otros usuarios para un radio determinado de aproximadamente
200 Km.; cubriendo así parte de la Región Nordeste de nuestro país.
Una vez verificado el buen funcionamiento de la estación, la DGC con la ayuda,
asesoramiento y dirección del IGM; inicio la toma diaria de datos y publicación en
Internet. Tanto en la página web propia de Catastro (www.catastrocorrientes.gov.ar),
como en la del IGM (www.igm.gov.ar). Quedando a cargo de su manejo y
mantenimiento el personal del organismo catastral citado.
En sus comienzos tomaba observaciones a los satélites con lapsos de 30
segundos; luego se llevó a intervalos de 15 segundos a fin de cumplir con las exigencias
estipuladas por el IGM para todas las EP integrantes de la red. La capacidad de
almacenamiento de la tarjeta de memoria de este aparato era muy limitada ya que se
llenaba en unas 16 horas de trabajo aproximadamente, motivo por el cual se debía
realizar una descarga manual diaria.
En el año 2006 se sumo la posibilidad de adquirir una segunda estación GPS de
última generación con el fin de radicarla en el centro de la provincia para dar una mayor
y mejor cobertura a los usuarios de todo Corrientes. Fue instalada en la localidad de
Mercedes y comenzó a funcionar ese mismo año.
La EP con base en Catastro se mantuvo activa hasta julio de 2007, fecha en la
que dejó de funcionar por problemas técnicos y por tratarse de un aparato ya obsoleto.
También en ese año, el ente Catastral contó con la donación de una estación
GPS, la que tenía por objetivo suplantar al viejo aparato. Este nuevo instrumento se
mantiene momentáneamente inactivo, por problemas de índole técnico.
En la actualidad la EP de Mercedes: “Meco”, está poniendo a disposición de los
interesados, sus datos en las páginas web antes citadas.
VI – DESARROLLO DEL METODO DE TRABAJO EN
MODO DIFERENCIAL GPS UTILIZANDO LOS
SERVICIOS DE LA ESTACION PERMANENTE “MECO”
1. Descripción del procedimiento para medición de vectores GPS con el
método diferencial (post proceso) en Estaciones Permanentes
1.1. Trabajo de campaña
1.1.1. Antecedentes Catastrales: Los antecedentes para la realización de nuestro
trabajo fueron obtenidos de la página web de la Dirección General de Catastro de
Corrientes (www.catastrocorrientes.gov.ar) y de los archivos de esta entidad.
Esta página web cuenta con gran cantidad de información (parcelaria, de redes,
valuaciones, registros gráficos, etc.), que es brindada a los profesionales de la región.
Luego de observar el trazado de las redes (de 1º, 2º, 3º y 4º orden)
materializados y medidos por catastro, hicimos una preselección de los posibles puntos
a utilizar para las mediciones del trabajo en cuestión.
Una vez hecho esto imprimimos las monografías de los puntos pertenecientes a
esa preselección. Esto fue hecho con la idea de seleccionar grupos de pares de puntos,
los cuales estén situados primero a unos 50 Km. (en línea recta a la EP Meco), luego a
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unos 25 Km. y por último puntos fijos de la localidad de Mercedes para concretar las
mediciones previstas haciendo uso del método diferencial estático en post-proceso.
También adquirimos los planos a escala 1:500.000 de las cuatro Redes.
Del archivo de Catastro, obtuvimos copia de las monografías de los puntos a
medir en nuestro trabajo, que más abajo se muestran.
1.1.2. Descripción del trabajo de campaña: Para la realización de las mediciones de
campaña necesarias para nuestro trabajo necesitábamos una estación permanente. Ya
que la EP recientemente instalada en Corrientes Capital no funcionaba normalmente;
nos vimos en la necesidad de trabajar con la estación permanente “Meco”, ubicada en la
localidad de Mercedes.
Equipo Trimble Mod NetRS
(Perteneciente a la EP Meco).
Como la idea original de nuestro trabajo consistía en medir vectores de
diferentes distancias, conseguimos monografías de distintos puntos fijos (de varias
redes) cercanos a la localidad mencionada; con el fin de ir realizando mediciones a
algunos de ellos a medida que nos acercábamos a destino.
El día jueves 27 de Marzo del corriente emprendimos el viaje con destino a la
EP citada, con nuestro profesor orientador (Agrim. Jose Schaller). Luego de una
revisión de las monografías durante el camino surgió como primer punto fijo a medir, el
PF 2902 ubicado en la Estancia “La Mercedita” cercana a la localidad de Felipe Yofre,
al costado de la ruta provincial N° 123.
Para la localización de este punto y de todos los demás, ingresábamos las
coordenadas geográficas de los puntos fijos de las monografías en los navegadores GPS
con los que contábamos.
Al encontrar el monolito observamos que no se encontraba su placa
identificatoria (ver foto), por lo que decidimos
no tenerlo en cuenta y seguimos viaje hasta el
punto 2901 de la red terciaria, ubicado en la
entrada al pueblo Felipe Yofre.
PF 2902 dañado y sin placa.
El PF 2901 se encuentra a unos 27 km. de Mercedes (en el pueblo de Yofre), allí
instalamos la base para hacer la primera medición con “base y móvil” en modo
diferencial estático. El móvil fue colocado en el PF 2903 ubicado a la vera de la calle
San Martín de dicho pueblo.
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Luego de haber transcurrido un lapso de 45 minutos aproximadamente, dimos
por finalizada la medición, para seguir rumbo al PF 3004 situado en el paraje Villa
Centenario, en el acceso a Mercedes.
En este monumento colocamos la segunda base de nuestro trabajo y el móvil se
ubicó sobre el pilar de azimut del PF 3002 (3002 P según monografía), situado dentro
de la ciudad. Utilizamos el pilar de azimut debido a que no pudimos hallar el PF 3002,
por encontrarse bajo una edificación. El tiempo de medición duró una hora
aproximadamente.
Cabe destacar que durante esta jornada de trabajo predominaron las lluvias
intermitentes y mal tiempo en general, razón por la cual nuestro trabajo se hizo algo
dificultoso; pero aun así continuamos con nuestro último objetivo propuesto, el PF 1801
de la red cuarta situado en el ingreso a la ciudad de Chavarría a unos 53 Km. de
Mercedes, esto de regreso a Corrientes.
Ya en dicho punto estacionamos sobre él la tercera base de la campaña y como
móvil seleccionamos el pilar de azimut del PF 2801 (2801 P), realizamos mediciones en
modo diferencial estático durante unos 60 minutos aproximadamente con lo cual dimos
por finalizadas las operaciones relativas al trabajo de campaña para nuestro trabajo
final.
A continuación describimos las sesiones de medición de nuestro trabajo con sus
respectivos detalles:
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Primera Sesión de medición:
Método: Diferencial estático a post-proceso.
▲ Base (GPS I): PF 2901
● Altura de antena: H = 1,23 m.
● Hora de inicio: 9:10 hs.
● Hora de finalización: 10:15 hs.
► Móvil (GPS II): PF 2903
● Altura de antena: H = 1,44 m.
● Hora de inicio: 9:30 hs.
● Hora de finalización: 10:15 hs.
Monografías correspondientes:
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Segunda Sesión de medición:
Método: Diferencial estático a post-proceso.
▲ Base (GPS I): PF 3004
● Altura de antena: H = 1,12 m.
● Hora de inicio: 11:20 hs.
● Hora de finalización: 13:00 hs.
► Móvil (GPS II): PF 3002 P (Pilar de azimut)
● Altura de antena: 1,72 m.
● Hora de inicio: 11:55 hs.
● Hora de finalización: 13:00 hs.
Monografías:
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Tercera Sesión de medición:
Método: Diferencial estático a post-proceso.
▲ Base (GPS I): PF 1801
● Altura de antena: H = 1,44 m.
● Hora de inicio: 14:54 hs.
● Hora de finalización: 15:54 hs.
► Móvil (GPS II): PF 1801 P (Pilar de azimut)
● Altura de antena: 1,32 m.
● Hora de inicio: 14:45 hs.
● Hora de finalización: 15:58 hs.
Las monografías correspondientes son:
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1.1.3. Equipos utilizados: Para la medición en campaña utilizamos los siguientes
equipos:
● Dos receptores GPS geodésicos de simple frecuencia marca Trimble (base y
móvil), serie 4600 con controlador Trimble TC1.
● Un trípode común con suplemento para estacionar la base GPS.
● Un bastón provisto de nivel esférico y patas soporte para estacionar al “móvil”
GPS.
● Dos GPS navegadores marca Garmin modelo E-TREX.
● Una cinta de acero milimetrada de 10 metros.
● Dos cámaras fotográficas digitales.
● Como medio de transporte utilizamos una camioneta Toyota.
1.2. Trabajo de gabinete
1.2.1. Bajada de datos (del aparato y de la web):
Una vez terminado el trabajo de campaña se bajaron y procesaron los datos
obtenidos en el receptor utilizando el software Trimble Geomatics Office. Con el
módulo de comunicación se transfirieron los datos registrados en la memoria de los
receptores GPS a la base de datos del programa de la PC.
Estos archivos se utilizaron posteriormente con los datos de la estación
permanente. Es decir, que el siguiente paso consistió en bajar los archivos comprimidos
de la estación permanente MECO a través de la página oficial del IGM
(www.igm.gov.ar); e ingresando en la sección de RAMSAC (Red de Monitoreo
Satelital Continuo).
Los archivos que se encuentran en el servidor de dicha página, son archivos de
observación y navegación de todas las Estaciones Permanentes instaladas en
Argentina. Cada una con su respectivo nombre que la identifica.
Para la descarga: primeramente se debe seleccionar alguna de estas estaciones
disponibles del servidor, en nuestro caso Meco.
Posteriormente se debe indicar el o los días que se desean descargar. Para ello
existen dos opciones. La primera consiste en indicar la fecha del primer y último día de
medición. La segunda radica en seleccionar año y día del año (día GPS), del primer y
último día de medición que se pretenda obtener. En ambos casos se descargará el
intervalo entre los días elegidos.
Una vez que se han elegido las estaciones y los días, solo resta picar sobre el
botón Buscar.
Seguidamente se abrirá una ventana donde se expondrán los archivos de
medición y de navegación de las estaciones seleccionadas, para los días escogidos. Para
descargar los mismos simplemente se debe picar sobre los archivos indicados.
Los datos propiamente dichos consisten en:
● 1° un archivo ZIP perteneciente a las observaciones; y
● 2° otro archivo ZIP perteneciente al archivo de navegación.
Ambos correspondientes al mismo día de trabajo (el día 27 de Marzo de 2008).
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1.2.2. Proceso de descompresión de archivos y conversión a Rinex:
La base del formato Rinex parte de que la mayoría de los softwares para GPS
emplean los siguientes observables:
● La medida de la portadora de fase en una o dos frecuencias (L1 o L1 y L2).
● La medida de Pseudo distancia o código.
● El tiempo obtenido en el instante de validar las medidas de fase y código.
El Rinex implica que los datos binarios propios de cada tipo de receptor pueden
ser transformados a formato independiente universal ASCII7 durante el proceso de
descarga, permitiendo así usar otro tipo de software o intercambiar datos procedentes de
otros receptores. Dado que la estructura de los datos fuente (binario) difiere de cada
receptor, es necesario que cada proveedor de software GPS genere un interprete para
este formato.
Los archivos del servidor fueron compactados utilizando dos métodos distintos
para reducir su tamaño, y de este modo agilizar la descarga de datos.
El primer método efectuado es una compresión normal (.Z). De forma tal que
podrá descomprimirse con cualquier programa de descompresión del mercado (WinRar
o WinZip).
La segunda compactación fue realizada mediante el concepto Hatanaka (.d). En
este caso se debe utilizar el programa CRX2RNX.EXE. El mismo es de libre
distribución y se encuentra disponible en la página del IGM.
A continuación se expondrá un ejemplo para descomprimir un archivo de
observación y navegación provenientes de la estación MECO:
En principio se debe tener en cuenta como se nombran los archivos de
observación. Como ejemplo el archivo meco2450.07d.
Para el procesamiento de datos, además del archivo de observación se necesita el
archivo de navegación. Este archivo contiene información sobre los satélites GPS, y al
igual que los archivos de observación, se crea uno diariamente. La nomenclatura de los
archivos de navegación es muy similar a la de los archivos de observación:
auto2450.07n.Z. Este tipo de archivo sólo posee una compactación, a diferencia del archivo de
observación, al cual se le efectuaron dos.
Para la descompresión del archivo de observación primeramente se debe
descargar el programa CRX2RNX.EXE y colocarlo en la misma ubicación en donde se
ha guardado el archivo. Este programa también se encuentra en la página del IGM.
Luego, habrá que descomprimir el archivo de observación y el de navegación
mediante cualquier soft convencional de descompresión (WinRar o WinZip).
De este modo el archivo meco2450.07d.Z se transformará en meco2450.07d, y
el archivo de navegación auto2450.07n.Z en auto2450.245.n.
A continuación se deberá renombrar el archivo auto2450.07n. Este tipo de
archivo es genérico, es decir que puede utilizarse para procesar datos provenientes de
cualquier estación permanente. El único requisito será cambiarle sus cuatro primeros
dígitos “auto”, por el nombre de la estación que se desee procesar. En este caso,
“meco”. Por lo tanto, se modifica su nombre a meco2450.07n.
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Posteriormente se inicia una ventana de Símbolo de Sistema (MS-DOS). Para
ello se debe picar sobre el botón Inicio de Windows y luego sobre Ejecutar. Se abrirá
una ventana, en la misma se deberá escribir cmd y luego presionar la tecla Enter. De
esta manera se abrirá la ventana de Símbolo de Sistema (MS-DOS).
Una vez allí corresponderá dirigirse hasta la ubicación en donde se han guardado
los archivos descargados del servidor del IGM, en este ejemplo C:\GPS. Para ello debe
ingresar el siguiente comando: cd c:\gps.
Una vez allí se debe ejecutar el programa CRX2RNX.EXE, que descomprimirá
el archivo de observación. Para ello es necesario ingresar el siguiente comando:
crx2rnxmeco2450.07d. En este momento se descomprime el archivo y surgirá el
archivo de observación denominado meco2450.07o.
De este modo se han logrado obtener los siguientes archivos:
● meco2450.07o (archivo de observación RINEX)
● meco2450.07n (archivo de navegación)
Una vez obtenidos y descomprimidos los archivos de observación y de
navegación bajados del servidor de Internet, para poder realizar el procesamiento del
trabajo, se deben pasar los datos obtenidos en las sesiones de mediciones al formato
RINEX.
Esto es porque los archivos de datos que se bajaron desde la memoria del
receptor a la computadora suelen estar en un formato binario que varía de acuerdo con
la marca y modelo de receptor. Los mismos deben ser convertidos al formato estándar
RINEX (Receiver Independent Exchange Format). Para esto, dirigirse al directorio
donde se encuentra el archivo de observación .OBS descargado de la tarjeta de memoria
de la controladora y usar el programa TEQC.EXE para convertir este en formato
binario, a RINEX.
En este momento ya se está en condiciones de procesar los archivos
provenientes de la estación permanente MECO y de los receptores GPS, utilizando el
software adecuado.
1.2.3. Procesamiento de datos:
Para el procesamiento de los datos trabajamos con el programa “Trimble
Geomatics Office”. Una vez abierto el mismo le dimos nombre al “proyecto”, luego en
el menú de herramientas “archivos” nos dirigimos al submenú “propiedades del
proyecto” ahí determinamos las unidades y el formato; y fundamentalmente el sistema
de coordenadas, en nuestro caso utilizamos el sistema de coordenadas POSGAR 94
Datum WGS 84, y como proyección Gauss Krugger (fajas 5 y 6).
El próximo paso a seguir es el procesamiento de los datos de campaña
registrados por ambos receptores en las distintas sesiones de medición que fueron
transferidos desde la memoria de los equipos a este programa, según ya se detalló
anteriormente. Como primer “hallazgo” se observa en la pantalla que una vez
descargados los datos, los puntos medidos aparecen con el nombre y el código cargado
en campaña mediante el uso de la controladora. Observamos también que cada una de
las bases medidas presentan una línea que vincula tanto a base como a móvil, y que son
factibles de ser procesadas, lo que implica que el programa detecta que existe un
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número suficiente de registros de observaciones de satélites comunes en tiempos
comunes a ambos receptores suficiente para que se haga posible el procesamiento por el
método diferencial de la medida de fase y código.
Los puntos medidos y que aparecen en pantalla tienen coordenadas o se ubican
con coordenadas que resultan del promedio de la medición en modo absoluto (sin
corrección diferencial), con una precisión de alrededor de 5 a 10 metros. De la posición
verdadera.
Como tenemos las coordenadas verdaderas obtenidas de las monografías en cada
punto base de las distintas sesiones, reemplazamos las coordenadas aproximadas
(resultantes de la medición), por los valores de coordenadas verdaderas, dejando las
coordenadas aproximadas solo para el móvil.
Una vez realizado el procesamiento y obtenido el vector base-móvil, la
coordenada del móvil corregida en función de la coordenada verdadera de la base será
comparada con la coordenada verdadera de la monografía (catastral).
El procedimiento para el ingreso de las coordenadas verdaderas es el siguiente:
se debe hacer doble click en el punto a modificar y por medio del teclado se ingresan las
coordenadas geográficas (o las planas), en la ventana que aparece.
Luego se debe ingresar al menú “levantamiento”, en este se elige un estilo de
procesamiento, que para nuestro caso tiene dos variantes: por código y por fase.
Por tratarse de un equipo de simple frecuencia, la medición por fase, si supera la
distancia móvil-base de 10 Km., pierde precisión por el efecto ionosférico; por lo tanto
nosotros consideramos trabajar con procesamiento a más de 10 Km. en código y para
distancias menores a 10 Km. elegimos el procesamiento en fase.
Primero seleccionamos por fase: elegimos el vector de la primer sesión, luego
vamos al módulo y seleccionamos “procesar líneas de base”, donde el programa se
encarga de realizar las simples, dobles y triples diferencias (diferencias de fase), con
el fin de realizar las correcciones y obtener la posición corregida del móvil de esa
primera sesión. Y así sucesivamente para las demás sesiones.
Como resultado del procesamiento obtuvimos un vector tridimensional en el
sistema de referencia elegido cuyos componentes delta x, delta y, y delta z aplicados al
punto base tomado como verdadero nos dieron las coordenadas X, Y, Z (corregidas)
del móvil.
2. Valores obtenidos en el procesamiento y cuadros comparativos
2.1. Comparación de los valores de coordenadas de puntos medidos utilizando
Meco y los valores de coordenadas de esos puntos según monografía:
Fórmulas utilizadas:
Error en x: ∆x = O – V
Error en y: ∆y = O – V
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__________
Error total: ∆T = √ ∆x2 + ∆y
2
Error relativo:
Nota:
O = Observado (Coordenadas medidas con Meco).
V = Verdadero (Coordenadas de monografías).
PF
Coord. Gauss
Kruger de
Monografía (m.)
Coord. Gauss Kruger
empleando Meco (m.)
∆X / ∆Y
(m.)
∆T
(m.)
E Relativo
1801
X= 6.796.382,50
Y= 5.638.530,73
X= 6.796.382,94
Y= 5.638.530,59
∆X= 0,44
∆Y= - 0,14
0,46
120.000:1
1801 P
X= 6.796.968,29
Y= 5.637.757,93
X= 6.796.968,91
Y= 5.637.757,80
∆X= 0,62
∆Y= - 0,13
0,63
90.000:1
2901
X= 6.780.981,36
Y= 6.369.640,91
X= 6.780.980,63
Y= 6.369.640,27
∆X= - 0,73
∆Y= - 0,64
0,97
30.000:1
2903
X= 6.780.003,72
Y= 6.369.514,81
No se pudo procesar la
línea base con Meco
____
____
____
3002 P
X= 6.770.862,84
Y= 6.395.188,61
No se pudo procesar la
línea base con Meco
____
____
____
3004
X= 6.774.058,36
Y= 6.394.679,13
No se pudo procesar la
línea base con Meco
____
____
____
Distancias de los puntos fijos a Meco: Para el cálculo de Error relativo se utilizaron
las distancias extraídas de los resúmenes de líneas base del programa Trimble
Geomatics Office, las cuales son:
- PF 1801 a Meco = 55.001,17 m.
- PF 1801 P a Meco = 55.958,23 m.
- PF 2901 a Meco = 27.325,27 m.
Nota: Ver en el Anexo los resúmenes de líneas base correspondientes.
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2.3. Cotejo y verificación de las dimensiones lineales según las tolerancias exigidas
por Catastro de Corrientes (Decreto 2283/68):
● Según el artículo nº 146 del Decreto 2283/68 la fórmula para el cálculo de las
tolerancias para mediciones lineales urbanas en condiciones favorables, es:
T = 0,00025 L + 0,03
Lado Tolerancias Diferencias
Base y móvil - Calculada PF Dist. Meco - Calculada PF
1801-1801 P 0,27 -0,23 0,12
2901-2903 0,27 0,16 ……………….
3004-3002 P 0,84 -0,45 ……………….
De este cuadro podemos deducir que todas las diferencias entre las medidas de
nuestro trabajo (ya sea empleando Meco o con Base y Móvil), y las distancias
calculadas con la coordenadas de las monografías, son menores a las tolerancias
calculadas usando la fórmula que la Dirección de Catastro exige para las medidas
lineales urbanas en las condiciones antes nombradas.
● Para quintas y chacras (suburbano) en condiciones favorables, la formula es:
T = 0,00034 L + 0,10
Lado Tolerancias Diferencias
Base y móvil - Calculada PF Dist. Meco - Calculada PF
1801-1801 P 0,43 -0,23 0,12
2901-2903 0,44 0,16 ……………….
3004-3002 P 1,20 -0,45 ……………….
Conclusión: en este segundo cuadro se colocaron las mismas diferencias, pero ya
para compararlas con las tolerancias exigidas por Catastro para trabajos en zonas
suburbanas en condiciones favorables. De lo que se observa que las diferencias siguen
estando dentro de las tolerancias.
● Para campos o zonas rurales, en condiciones favorables, es:
T = 0,00046 L + 0,20
Lado Tolerancias Diferencias
Base y móvil - Calculada PF Dist. Meco - Calculada PF
1801-1801 P 0,65 -0,23 0,12
2901-2903 0,65 0,16 ……………….
3004-3002 P 1,69 -0,45 ……………….
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En este tercer cuadro vemos que se repite la misma situación que en los dos
anteriores, es decir, todas las diferencias quedan dentro de tolerancia.
Del análisis de los tres cuadros resulta obvio que si ya en el primero todas las
diferencias estaban dentro de tolerancia; con más razón se cumplirán en los dos
siguientes ya que los valores de “T” son más flexibles por tratarse de los establecidos
para zonas suburbanas y rurales, respectivamente.
Nota: En todas las fórmulas anteriores, "T" resulta expresada en metros y "L" es la
longitud cotejada o verificada en metros. Como así también los valores de diferencias
escritas en los cuadros.
2.4. Conclusiones de las mediciones:
Debe hacerse la salvedad que las conclusiones obtenidas están en función de la
breve campaña de medición efectuada, y que de incrementar el número de
observaciones las conclusiones podrían ser distintas.
1º. Utilizando un receptor geodésico de simple frecuencia para distancias de
entre 25 y 50 kilómetros (de la EP), se obtuvieron precisiones submétricas, con relación
al valor verdadero de coordenadas según monografías.
2º. El procesamiento con código es el más adecuado para esta distancia, pues se
observó que el procesamiento con fase en su solución menos precisa (que para el equipo
utilizado se denomina “flotante”), introduce resultados o discrepancias mayores.
Ejemplo:
1801 - Meco → con solución flotante: ∆ ≈ 6 m.
1801 - Meco → con código: ∆ ≈ 0.90 m.
Esto ocurre porque el cálculo de la ambigüedad N en la medida con fase es
distorsionada por el efecto ionosférico debido a la distancia de separación base-móvil.
En cambio, la medición de distancias por correlación de código resulta menos
influenciada por el fenómeno descripto anteriormente.
3º. Del trabajo realizado, como otra conclusión importante, también podemos
destacar que poniéndonos en las condiciones más desfavorables (de distancias de hasta
50 km.); se pueden realizar mensuras rurales cumpliendo con las tolerancias lineales
exigidas por Catastro.
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3. Planos de las cuatro Redes
Catastrales y plano del trabajo
final
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VII – GLOSARIO DE TERMINOS GPS
Ajuste: El ajuste de observaciones de medición es el proceso de corregir observaciones
para producir los mejores valores finales de los valores desconocidos. No se puede
realizar un ajuste a menos que una serie de observaciones siendo ajustadas contengan
redundancia. El proceso de ajuste también ayuda a encontrar y eliminar errores en las
observaciones y produce indeterminaciones estadísticas que se pueden usar para estimar
la precisión final de la medición realizada.
Ajuste con restricción mínima: Al realizar un ajuste por mínimos cuadrados de los
datos GPS, las matemáticas requieren que las coordenadas horizontales de al menos un
punto y las coordenadas verticales de al menos un punto (puede o no ser el mismo
punto) se mantengan fijas (restricciones) con valores conocidos o arbitrarios. Una
posición horizontal y una posición vertical es un set de restricción mínima. Se entiende
por ajuste con restricción mínima, un ajuste realizado manteniendo fijo un set de
coordenadas.
Ajuste con restricción parcial: En un ajuste con restricción parcial, el número de
restricciones aplicadas está entre lo que se requiere para un ajuste con restricción
mínima y lo que se necesita para un ajuste con restricción completa. Un ejemplo sería
una red que contenga dos puntos de control horizontal y sólo un punto de control
vertical. Restringir estos puntos daría como resultado un ajuste parcialmente restringido,
donde no se podrían determinar los parámetros de transformación de Dátum.
Ajuste con restricción total: Un ajuste con restricción total es aquél cuando se ha
restringido un control suficiente para permitir la solución para todos los parámetros de
Dátum. Si todos los parámetros de Dátum se resuelven para 2 puntos de control
horizontal y 3 puntos de control vertical, es suficiente para producir un ajuste totalmente
restringido.
Almanaque: Datos transmitidos por un satélite GPS los cuales incluyen información de
la órbita de todos los satélites, corrección de reloj y parámetros de retraso atmosférico.
Estos datos se usan para facilitar un rastreo rápido de satélites. La información de órbita
es una sub serie de efemérides con precisión reducida.
Almanaque, Datos: El satélite GPS transmite cómo parte del mensaje, información
referente a las órbitas de los satélites, la cual actualizada continuamente, nos permite
conocer de antemano la geometría de la constelación. Dicha información constituye el
Almanaque.
Altura Elipsoidal: Distancia vertical por sobre un elipsoide de referencia para un punto
específico. Los receptores GPS calculan las alturas elipsoidales sobre el elipsoide de
referencia WGS84.
Altura geodésica (altura elipsoidal): Altura de un punto sobre la superficie
elipsoidal. La diferencia entre la altura geodésica de un punto y su altura ortométrica
(altura sobre el elipsoide) es igual a la separación geoidal.
Altura Instrumental (HI): Altura del Instrumento (Antena).
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Altura Inclinada: Distancia desde la marca de medición al extremo del plano de la
antena. Al usar la altura inclinada y el radio de la antena GPS, se puede determinar la
altura vertical real o la altura de la antena. La altura del instrumento se usa en el
procesamiento para determinar la ubicación de la marca de medición en el suelo.
Ambiguedad DOP: Cantidad calculada usada para determinar la capacidad del post-
proceso de calcular las ambigüedades enteras.
Ambigüedad: Número entero de ciclos desconocido de la fase portadora reconstruida
contenido en un set intacto de mediciones, desde el paso de un satélite en un receptor.
También conocido como ambigüedad de entero.
Angulo de corte de elevación: Característica ajustable de los receptores GPS que
especifica que un satélite debe estar a un número específico de grados por sobre el
horizonte, antes que las señales emitidas por el satélite se puedan usar. Los satélites en
ángulos de baja elevación (cinco grados o menos), tienen menor fuerza en su señal y son
más propensos a perder enlaces, causando así soluciones ruidosas.
Antena: La antena es el componente de un sistema GPS que graba una señal análoga
del satélite GPS y la envía al receptor GPS para su procesamiento. Existe una variedad
de antena GPS, desde los aparatos de microbandas más simples a las antenas de anillos
concéntricos (choke ring) que mitigan los efectos de rebote de señal.
Archivo B: Archivo binario de datos generado por el receptor que contiene fase
portadora, fase de código y posición calculada del receptor para cada época, junto con
señales de salud que indican la confiabilidad de las mediciones.
Archivo D: Archivo descriptor de ASCII que contiene datos de características y
atributos bajados desde el receptor. Este archivo da el tiempo en segundos de la semana
(medido desde la medianoche del día sábado).
Archivo E: Archivo binario de efemérides bajado desde un receptor. A diferencia de un
archivo de almanaque, el cual proporciona información de los satélites, un archivo de
efemérides se aplica sólo a los satélites que enviaron datos de efemérides. El archivo es
un registro de un mensaje de emisión que comprende parámetros de órbita exactos y
correcciones de tiempo de todos los satélites rastreados durante el período de grabación
de datos. Esta información se usa para calcular la posición satelital. Los datos de
efemérides son descifrados y configurados en una estructura legible.
ASCII: American Standard Code for Information Interchange. Set de caracteres (letras,
números, símbolos) usados para desplegar y transferir datos digitales en el formato
inglés estándar.
Canal: Hardware de un receptor que permite al receptor detectar, rastrear y enlazar
continuamente la señal de un satélite. Mientras más canales disponibles tiene el
receptor, más grande es el número de señales satelitales que un receptor puede rastrear y
enlazar simultáneamente.
Centro de la fase: El centro de la fase de una antena GPS es la ubicación física de la
antena, donde se observan las señales GPS. Esta es la ubicación física donde se
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determinará la posición calculada. Las antenas GPS son manufacturadas para ubicar el
centro de la fase lo más cerca posible del centro físico de la cubierta de la antena. Para
determinar la posición de una marca de medición en el suelo, la antena GPS (y así el
centro de la fase), se centra sobre la marca y se mide la altura del instrumento hasta la
marca de medición para usar durante el procesamiento.
Cinemático, Levantamiento: En éste tipo de Levantamiento, se coloca un receptor en
un punto fijo denominado estación de referencia, y justo después de una operación
denominada Calibración que toma un par de minutos, un receptor móvil denominado
Rover, mide las coordenadas relativas al punto de referencia con sólo varios segundos
de observación, por lo que constituye un método de alto rendimiento.
Código C/A: Coarse/Acquisition (o Clear/Acquisition), código modulado en la señal
GPS L1. Este código es una secuencia de 1023 modulaciones de doble fase binarias
pseudoaleatorias a razón de 1.023 MHz, teniendo así un período de repetición de código
de un milisegundo. Este código fue seleccionado para proporcionar buenas propiedades
de rastreo.
Código P: Código protegido o preciso, usado en las portadoras L1 y L2. Este código se
hará disponible por medio del DOD, sólo para usuarios especializados. El código P es
una secuencia muy larga de modulaciones bifásicas binarias pseudoaleatorias en el
portador GPS, a un rango de 10.23 MHz, lo cual no se repite por alrededor de 38
semanas. Cada satélite usa un segmento de una semana de este código, el cual es único
para cada satélite GPS y es reconfigurado cada semana.
Cónica Conforme de Lambert: Uno de las proyecciones de mapas más ampliamente
usadas. Proyección muy popular para las áreas que están principalmente en extensión
esteoeste. Retiene conformidad (la escala es la misma en todas las direcciones en
cualquier punto del mapa). Las distancias son reales sólo a lo largo de uno (caso
tangencial) o dos paralelos estándar (caso secante). Las direcciones son razonablemente
exactas. Las distorsiones en formas y áreas son mínimas cerca de los paralelos estándar,
pero aumentan al alejarse de ellos. Las formas en mapas de escala de áreas pequeñas
son esencialmente reales. La distorsión es más pequeña para las latitudes medias. En
los Estados Unidos, la proyección Cónica Conforme de Lambert es la base que se usa
en el Sistema de Coordenadas Planas del Estado (SPCS) para estados con extensión este
oeste predominante.
Constelación: Conjunto de satélites GPS en órbita. La constelación GPS consiste en 24
satélites en órbitas circulares de 12 horas a una altitud de 20.200 kilómetros. En la
constelación nominal, cuatro satélites están interlineados en cada uno de los seis planos
orbitales. La constelación fue seleccionada para provocar una alta probabilidad de
cobertura satelital.
Control: Al realizar una medición donde una red de puntos recientemente instalada
debe unirse a una red local, regional o nacional, se debe incorporar los puntos de control
de esta red a la medición. El objetivo es restringir las coordenadas conocidas de estos
puntos de control en el ajuste para determinar la posición de nuevos puntos en
referencia a la red de control. Si por alguna razón las coordenadas de uno de los puntos
de control están incorrectas (error en el ingreso o límite distorsionado), el ajuste se
distorsionará al restringir este punto. Para evitar esto, se deberá revisar la exactitud
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relativa de los puntos de control antes de restringirlos en el ajuste. El control es el
proceso que se usa para revisar la exactitud relativa de los puntos de control.
Coordenada de Control: Al procesar los datos GPS grabados simultáneamente entre
dos puntos se requiere que las coordenadas de uno de los dos puntos estén fijos.
Normalmente, estas son las coordenadas conocidas de uno de los dos puntos. Estas
coordenadas se denominan coordenadas de control.
Coordenadas Cartesianas: Valores que representan la ubicación de un punto en un
plano, en relación con tres ejes de coordenadas mutuamente perpendiculares, las cuales
intersectan un punto u origen en común. El punto se localiza al medir su distancia desde
cada eje a lo largo de un paralelo.
Coordenadas cartesianas geocéntricas: Coordenadas x, y , z que definen la posición
de un punto con respecto al centro de la tierra.
Coordenadas de grilla: Coordenadas de un punto en la tierra física basado en un
sistema de grilla de dos dimensiones. Normalmente se nombra estas coordenadas como
Este y Norte.
Coordenadas de grilla local: Coordenadas de un punto en la tierra física basadas en un
sistema de grilla de dos dimensiones definido arbitrariamente. Estas coordenadas
normalmente se nombran como Este y Norte.
Coordenadas geodésicas: Sistema de coordenadas donde la posición de un punto se
define usando los elementos latitud, longitud y altura geodésica.
Datum Local: Es el Sistema Geodésico que se usa oficialmente en una región. Emplea
una elipsoide determinada que pasa por un punto específico del cual se conocen con
exactitud su deflección astronómica y su gravedad. Debido a que el centro de masas del
modelo Local, no coincide con el centro de masas de la tierra cómo en el WGS-84, las
coordenadas en Datum Local requerirán de transformaciones para convertirlas a WGS-
84.
Datos crudos: Datos GPS que no han sido procesados o diferencialmente corregidos.
Dátum geodésico: Cantidad numérica o geométrica o serie de cantidades que sirven
como referencia o base para otras cantidades. En la medición, se debe considerar dos
tipos de dátum: dátum horizontal, el cual forma la base para los cáculos de posiciones
horizontales que consideran la curvatura de la tierra. Y dátum vertical, al cual se
refieren las elevaciones. Históricamente, los dátum horizontales eran definidos por un
elipsoide y la relación entre el elipsoide y un punto en la superficie topográfica
establecido como origen del dátum. Generalmente (pero no necesariamente), esta
relación se puede definir por cinco cantidades: latitud geodésica, longitud y altura del
origen, los dos componentes de la desviación del dátum vertical en el origen y el acimut
geodésico de una línea, desde el origen hasta algún punto. El sistema GPS usa WGS84
el cual, como en los dátum más recientes, es geocéntrico y fijo a la Tierra (ECEF).
Detección de Error: Método o series de métodos que detectan errores
automáticamente.
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Dilución de Precisión (DOP): La geometría de los satélites visibles es un factor
importante para obtener resultados de alta calidad. La geometría cambia con el tiempo
debido al movimiento relativo de los satélites. La medición de la geometría es el factor
Dilución de Precisión (DOP).
DOP es una descripción del efecto de la geometría satelital en los cálculos de tiempo y
posición. Los valores considerados „buenos‟ son pequeños, p.ej. 3. Los valores mayores
que 7 se consideran pobres. Así, un DOP pequeño se asocia a los satélites ampliamente
separados.
Dilución de Precisión Geométrica (GDOP): Este es un factor que indica la calidad de
la medición al instante de realizarse. Menor el factor, mejor la calidad de la medida. El
factor está asociado al volumen de un tetraedro formado desde el receptor a cuatro
satélites. Mayor el Volumen, menor el factor y mejor la precisión.
Dilución de Precisión en Posición (PDOP): PDOP refleja los efectos de la geometría
satelital en los cálculos de posición.
Dilución de Precisión Horizontal (HDOP): HDOP refleja los efectos de la geometría
satelital en el componente horizontal de los cálculos de posición.
Dilución de Precisión Vertical (VDOP): VDOP refleja los efectos de la geometría
satelital en el componente vertical del cálculo de posición.
Dilución de Precisión de Tiempo (TDOP): TDOP refleja los efectos de la geometría
satelital en los cálculos de tiempo.
Deslizamiento de Ciclo o Cycle Slip (HDOP): Cuando la señal proveniente del satélite
se pierde en forma momentánea, también se pierde el control de fase y puede en
ocasiones invalidar una medición. Existen receptores que integran dispositivos de
detección y corrección de los deslizamientos de ciclo. Ver Dilución de Precisión.
Disponibilidad Selectiva (SA): Programa del Departamento de Defensa que controla la
exactitud de las mediciones de pseudodistancia, de tal forma que el usuario recibe una
pseudodistancia falsa con un error controlado en magnitud. Las técnicas diferenciales
GPS reducen estos efectos para aplicaciones locales.
ECEF: Sistema de coordenadas cartesianas a mano derecha, donde el eje X pasa a
través de la intersección del primer meridiano (Greenwich) con el ecuador, el eje Z es
coincidente con la posición intermedia del eje rotatorio y el eje Y es ortogonal con los
ejes X y Z.
Efemérides: Lista de posiciones o ubicaciones de un objeto celestial como una función
de tiempo. Disponible como “efemérides transmitidas” o como “efemérides precisas”
post procesadas.
Efemérides, Datos: Los Datos de Efemérides constituyen la información de la órbita de
un satélite particular, transmitidos por el propio satélite.
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Elevación: Altura sobre un dátum de referencia. El dátum de referencia puede ser un
elipsoide (elevación elipsoidal), un geoide (elevación ortométrica), sobre el nivel del
mar o sobre un plano de referencia definido localmente.
Elevación ortométrica: Altura de un punto sobre el geoide. Elevación ortométrica a
menudo es considerada idéntico a elevación al nivel del mar.
Elipse de error (absoluto y relativo): Todas las mediciones contienen error. La
posición calculada de un punto jamás es la posición real, ya que las mediciones usadas
para determinar la posición contienen error. Una elipse de error es una estimación
estadística de la precisión de la posición de un punto. Más específicamente, es una
región con forma elíptica alrededor de un punto que representa el área dentro de la cual
hay cierta probabilidad que la posición real del punto sea localizada. Por ejemplo, una
elipse de error con un 95% de nivel de confianza define el área dentro de la cual la
posición real del punto tiene un 95% de probabilidad.
Elipsoide: En la geodesia, a menos que se especifique de otra forma, es una cifra
matemática formada al girar una elipse alrededor de su eje menor. A menudo se usa
intercambiablemente con un esferoide. Dos cantidades definen un elipsoide; estas son
normalmente proporcionadas como la longitud del semieje mayor, a, y el achatamiento,
f = (a b)/a, donde b es la longitud del semieje menor.
Epoca: Marca de tiempo para un intervalo de medición o frecuencia de datos, por
ejemplo, 10 segundos.
Es una muestra o medición básica de la señal. El contador de épocas, cuenta la
cantidad de veces que se ha tomado una medición. El tiempo entre época suele variar
desde 1 a 99 segundos. Siendo de 15 segundos el más frecuente en la modalidad
estática, de 5 segundos para la Cinemática y de 1 segundo para RTK.
Error: Error causado por confusión, falta de cuidado o ignorancia, incluyendo, pero no
limitado a: transposición de números al escribirlos en HI o al leer el HI incorrectamente,
ocupando el punto equivocado.
Error de cierre: Al cerrar una línea transversal o un circuito de nivel en el punto
inicial, un error en las observaciones siempre producirá dos posiciones diferentes para el
punto inicial, la posición original y la posición calculada usando las medidas de la
medición. Por ejemplo, si la elevación del punto inicial para una ejecución de nivel es
100.000 metros, la elevación final del circuito debiera ser 100.000 metros si el circuito
finaliza en el punto inicial. Sin embargo, debido al error de medición, la elevación final
puede ser 100.060 metros. La diferencia entre las dos elevaciones es el error del cierre.
A menudo este error también se refiere al cierre.
Error de multitrayectoria: Error de posicionamiento GPS que es el resultado del uso
de señales satelitales reflejadas (multitrayectoria) en el cálculo de posición.
Error Medio Cuadrático (RMS): Medida estadística de la dispersión de posiciones
calculadas acerca de una solución de posición de un “mejor ajuste”. Se puede aplicar el
RMS a cualquier variable casual.
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Errores aleatorios: Errores normalmente pequeños, impredecibles causados por
imperfecciones en el equipamiento o de operadores.
Error Estándar (desviación estándar): El objetivo de cualquier medición es encontrar
el valor real. Debido a que todas las mediciones contienen error, jamás se observa el
valor real. Para calificar las mediciones, se deriva una estimación de error para cada
una de ellas. Una estimación de error estándar indica que hay un 66% de probabilidad
de que el valor real de una medición esté dentro del rango generado al sustraer y añadir
la estimación del error para el valor medido. Por ejemplo, si una medición de 50,5
metros tiene un 95% de error de ± 0,1 metros, entonces hay un 95% de probabilidad de
que el valor real esté entre: 50,4 y 50,6 metros. El valor 66% deriva de una distribución
normal. Para una variable normalmente distribuida, el error estándar es el límite dentro
del cual están el 66% de las muestras de las variables.
Estación: Ubicación o punto de la medición donde se graban los datos GPS.
Estación Base: En posicionamiento diferencial, extremo de la línea base que se asume
conocido y su posición fija.
Exactitud relativa: Exactitud estimada de la posición de un punto en relación a otro
punto. La exactitud de las mediciones a menudo se determina al examinar la exactitud
relativa de puntos establecidos por las mediciones. Por ejemplo, una especificación de
exactitud de 1 parte en 100.000 es una especificación de exactitud relativa. Esta
especificación de exactitud define el error permitido entre dos puntos, basada en la
distancia que hay entre ellos.
Excentricidad: Razón de distancia desde el centro de una elipse hasta su foco por el
semieje mayor.
Factor de Elevación (factor nivel del mar): El factor de elevación es un ajuste de
escala aplicado a las mediciones de distancias para reducirlas a la superficie del
elipsoide. Este es el primer paso para la conversión de distancias medidas a distancias
de grilla. Después que se reduce la distancia medida a una distancia elipsoidal, es puesta
en escala nuevamente por el factor grilla, para producir una distancia de grilla.
Factor de escala: El factor de escala es un ajuste de escala aplicado a distancias
elipsoidales para reducir las distancias a distancias de grilla. Este es el segundo y último
paso para convertir distancias medidas en distancias de grilla. El primer paso es reducir
las distancias medidas a distancias elipsoidales aplicando el factor de elevación.
Fase de Código: Término usado en referencia a los datos C/A o al Código P.
Fase del Portador: La fase del portador L1 o L2 de una señal GPS, es medida por un
receptor mientras enlaza la señal (también conocido como Doppler integrado).
Firmware: Centro electrónico de un receptor en el cual, instrucciones codificadas
referentes a la función del receptor y (a veces) algoritmos de procesamiento de datos,
son incrustados como porciones del sistema de circuitos interno.
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Geoide: Superficie basada en la gravedad, usada para representar de la mejor forma la
superficie física de la tierra. El centro del geoide coincide con el centro real de la tierra
y su superficie es una superficie equipotencial, que significa que en cualquier punto el
geoide es perpendicular a la dirección de la gravedad. Se puede visualizar el geoide al
imaginar que la tierra está completamente cubierta de agua. Esta superficie de agua es
una superficie equipotencial, ya que el agua fluye para compensar cualquier diferencia
que ocurra.
GPS Diferencial (DGPS): Técnica por medio de la cual los datos de un receptor en una
ubicación conocida se usan para corregir los datos de un receptor ubicado en una
posición desconocida. Las correcciones diferenciales se pueden aplicar en tiempo real o
por postproceso. Debido a que la mayoría de los errores en el sistema GPS son comunes
para los usuarios en un área extensa, la solución corregida DGPS es significativamente
más exacta que una solución autónoma normal.
Hora GPS: Sistema horario bajo el cual está basado el GPS. La hora GPS es un
sistema horario atómico y está relacionado con el Tiempo Atómico Internacional de la
siguiente forma: tiempo Atómico Internacional (IAT) = GPS + 19.000 seg.
Hora media de Greenwich (GMT): Hora basada en el Meridiano de Greenwich como
referencia. En distinción de la hora basada en un meridiano local o del meridiano de una
zona horaria.
Identificación de la Estación: Identificador alfanumérico de un punto de medición de
cuatro caracteres. Cada punto de medición debe tener una Identificación de Estación
única. De otra forma, el procesamiento tendrá problemas al determinar a qué punto
corresponden ciertas observaciones.
Inicialización Cinemática: Metal adjunto de longitud fija (0,2 metros), usado para
facilitar el proceso de inicialización de una medición cinemática. Se adjuntan dos
receptores Locus, uno de ellos en una ubicación conocida. Ellos actúan como una línea
base fija y permiten que los receptores se inicialicen (resolución de ambigüedades
enteras) más rápido que si hubiesen sido inicializados a través de una línea base de una
longitud desconocida.
Intervalo de Grabación: Intervalo de tiempo de la grabación de datos GPS en la
memoria del receptor GPS. Por ejemplo, un intervalo de grabación de 10 segundos
indica que los datos GPS se guardarán en la memoria del receptor cada 10 segundos.
Ionósfera: Capas de aire ionizado en la atmósfera, que se extienden desde 70 a 700
kilómetros y más. Dependiendo de la frecuencia, la ionósfera puede bloquear señales
de radio por completo o cambiar la velocidad de propagación. Las señales GPS penetran
la ionósfera pero se retrasan. Este retraso induce al error en las mediciones GPS y puede
producir resultados de medición pobres. La mayoría de los receptores/softwares de
procesamiento GPS modelan la ionósfera para minimizar sus efectos. También los
efectos de la ionósfera casi pueden ser eliminados al usar receptores de frecuencia dual
la cual calcula el retraso causado por la ionósfera.
L1: Señal de banda L principal emitida por cada satélite NAVSTAR en 1575.42 MHz.
La guía L1 es modulada con los códigos C/A y P y con el mensaje NAV.
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L2: Señal de banda L emitida por cada satélite NAVSTAR en 1227.60 MHz y es
modulada con el código P y con el mensaje NAV.
Latitud: Angulo generado por la intersección del semieje mayor del elipsoide de
referencia del dátum y el elipsoide normal (línea perpendicular a la superficie del
elipsoide) en el punto de interés. Al definir las coordenadas geodésicas de un punto, la
latitud es uno de los elementos posicionales.
Línea Base: Distancia tridimensional del vector entre un par de estaciones para las
cuales se han grabado datos GPS simultáneos y procesado con técnicas diferenciales. Es
el resultado GPS más exacto.
Longitud: Longitud del arco o porción del ecuador de la tierra entre el meridiano de un
lugar dado y el primer meridiano expresado en grados este u oeste del primer meridiano,
hasta un máximo de 180 grados.
Meco: Nombre de la estación permanente ubicada en la ciudad de Mercedes en la
provincia de Corrientes y que forma parte de la Red de Monitoreo Satelital Continuo
(RAMSAC).
Medición cinemática: Forma de medición diferencial continua con fase portadora, que
requiere de períodos cortos de observación. Las restricciones operacionales incluyen el
inicio o determinación de una línea base y rastrear un mínimo de cuatro satélites en
forma continua. Un receptor se ubica estático en un punto de control, mientras otros
receptores se desplazan por los puntos a medir.
Medición Estática: Método de medición GPS que involucra observaciones simultáneas
entre receptores estacionarios. El postproceso calcula el vector que está entre los puntos.
Multitrayectoria: Recepción de una señal satelital a lo largo de una ruta directa y a lo
largo de una o más rutas reflejadas. Las señales reflejadas son causadas por las
superficies reflectantes cerca de la antena GPS. Resultados de la señal en una medición
de pseudodistancia incorrecta. Ejemplo clásico de multitrayectoria es el espectro que
aparece en la televisión cuando un avión pasa sobre el lugar.
Mensajes de Navegación: Navigation Data: Una variedad de información que envía
continuamente el satélite. Esta información incluye datos efemérides, coeficientes
correctores del tiempo, coeficientes para corrección meteorológica, salud y datos de
almanaque.
Número PRN: Número de identificación del satélite.
Observación: Acto de grabar los datos (GPS) en una estación. Un ejemplo del uso de
este término sería: “La obervación en el punto 0001 duró 1 hora”. Observación es
normalmente intercambiable con el término ocupación.
Obstrucción: Característica física que bloquea la línea directa del satélite desde el
punto de observación. Las señales GPS son muy débiles. Se pueden bloquear
alcanzando la antena GPS con objetos que estén entre la antena y los satélites. Los
clásicos ejemplos de obstrucciones son los árboles y los edificios.
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Ocupación: Período de datos grabados en una estación. Por ejemplo, un período de
datos de 1 hora de grabación en un punto de medición se considera una ocupación.
Ocupación normalmente es intercambiable con el término observación.
Par de Estaciones: Dos puntos de medición entre los cuales existe un vector GPS. El
término Par de Estaciones se usa al analizar la calidad y exactitud de las mediciones
entre puntos.
Parámetros de Transformación de Dátum: La relación entre dos datums se define
mejor como una serie de 7 parámetros de transformación. Estos parámetros definen
cómo se cambian las coordenadas de referencia de un punto en un dátum, para
determinar las coordenadas del mismo punto en el otro dátum. Al realizar un ajuste por
mínimos cuadrados, estos parámetros se pueden estimar como parte del proceso de
ajuste. Parámetros de transformación de dátum es el término normalmente usado para
referirse a los parámetros de transformación estimados a través del proceso de mínimos
cuadrados.
Posición Ajustada: Posición final del punto de medición derivado de un ajuste de
mediciones usadas para deducir la posición.
Posicionamiento Diferencial: Determinación de coordenadas relativas de dos o más
receptores, los cuales han rastreado simultáneamente los mismos satélites. El
posicionamiento diferencial dinámico es una técnica de calibración en tiempo real
obtenida al enviar correcciones al usuario del receptor móvil desde una o más estaciones
de referencia. La medición estática diferencial GPS involucra determinar los vectores de
la línea base entre pares de receptores, comunes en ambas estaciones, tales como errores
en el reloj satelital, retraso de propagación, etc.
Posición Autónoma: También conocida como puntual o absoluta. Posición que se
deriva de un solo receptor sin usar ninguna corrección diferencial. Este es el método
menos exacto de posicionamiento.
Posición postprocesada: Posición de un punto de medición obtenida del procesamiento
de datos GPS observados simultáneamente entre este punto y otro punto con posición
conocida.
Posicionamiento Puntual: Denota el proceso de obtener la posición de un punto con
un sólo receptor y al menos cuatro satélites. La precisión en ésta modalidad es de
algunas docenas de metros.
Post proceso: Reducción y procesamiento de datos GPS después de que los datos
fueron grabados en terreno. El postproceso es normalmente llevado a cabo en un
computador en ambiente de oficina donde se usa el software apropiado para conseguir
soluciones de posición óptimas.
PPM: Partes por millón.
Proceso diferencial: Las mediciones GPS se pueden diferenciar entre receptores,
satélites y épocas. Aunque muchas combinaciones son factibles, la presente convención
para el proceso diferencial de las mediciones de fase GPS es sustraer diferencias entre
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receptores (diferencia única), luego entre satélites (diferencia doble), y luego entre
épocas de mediciones (diferencia triple). Una medición de diferencia única entre
receptores, es la diferencia instantánea en la fase de la señal del mismo satélite, medida
por dos receptores a la vez. Una medición de diferencia doble se obtiene al diferenciar
la diferencia única de un satélite con respecto a la diferencia única correspondiente a un
satélite de referencia seleccionado. Una medición de diferencia triple es la diferencia
entre una diferencia doble en una época de tiempo y la misma diferencia doble en la
época de tiempo anterior.
Proyección Cartográfica: Cualquier método sistemático de representar la totalidad o
parte de la superficie curva de la tierra bajo otra superficie, usualmente plana.
Pseudodistancia: Medición del tiempo de propagación aparente desde el satélite a la
antena del receptor, expresado como distancia. La pseudodistancia se obtiene al
multiplicar el tiempo de la señal de propagación aparente por la velocidad de la luz. La
pseudodistancia difiere de la distancia real porque los relojes del satélite y del usuario
no están perfectamente sincronizados, por el retraso de la propagación y otros
errores. El tiempo de propagación aparente se determina por medio del cambio de
tiempo requerido para alinear (correlativo) una réplica del código GPS generado en el
receptor con el código GPS recibido. El cambio de tiempo es la diferencia entre el
tiempo de la recepción de la señal (medido en el marco de tiempo del receptor) y el
tiempo de emisión (medido en el marco de tiempo satelital).
Punto Conocido: Punto también denominado de Referencia, del cual se conocen sus
coordenadas en forma precisa.
Rastreo: Proceso por medio del cual un receptor GPS encuentra y enlaza un satélite
GPS. Una vez que un receptor GPS ha rastreado 4 o más satélites, puede comenzar a
calcular posiciones.
Residuo: Diferencia entre el valor observado y el valor calculado. En un ajuste de
mínimos cuadrados de datos GPS, los vectores GPS se ajustan para hallar el mejor
ajuste para todos los vectores. El ajuste de cada vector produce un residuo para cada
vector. El residuo es el monto en que fue ajustado el vector con respecto a todos los
otros vectores. Los valores residuales se analizan para determinar si hay un problema
potencial con un vector(es) en el ajuste.
Residuo normalizado (Residuo estandarizado): Residuo de un vector GPS ajustado
dividido por el error estimado. Al normalizar un residuo, se puede determinar la
posición dentro de una distribución normal. Un residuo normalizado de 0 indica las
caídas residuales en el medio de la distribución normal. Un residuo normalizado de 3 o
más indica que el residuo cae fuera del extremo de la distribución. Debido a que sólo un
pequeño porcentaje de residuos cae normalmente fuera de los extremos, a menudo es
probable que un residuo normalizado de esta magnitud pueda pertenecer a una medición
que contiene un error.
Retraso ionosférico: Propagación de onda a través de la ionosfera, el cual es un medio
no homogéneo y dispersivo. El retraso de la fase depende del contenido de electrones y
afecta las señales portadoras. El retraso del grupo en la dispersión en la ionosfera,
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también afecta la modulación de la señal (códigos). El retraso de la fase y del grupo, son
de la misma magnitud pero de señal opuesta.
RINEX: Formato de Cambio Independiente del Receptor (Receiver Independent
Exchange format). Serie de definiciones estándar para promover los cambios libres de
datos GPS y facilitar el uso de los datos desde cualquier receptor GPS con cualquier
software. El formato incluye definiciones para tres observables GPS fundamentales:
tiempo, fase y distancia.
Salto de Ciclo: Pérdida de la cuenta de los ciclos del portador al medirlos con un
receptor GPS. La pérdida de señal, de interferencia ionosférica, de obstrucciones y de
otras formas de interferencia, causan el salto de ciclos (ver fase del portador). Para
calcular en forma apropiada un vector entre los datos reunidos por dos receptores GPS,
se debe corregir todos los saltos de ciclos.
Normalmente el software realiza esta labor. En ocasiones, el salto de ciclo no
será detectado por el software, dando como resultado una determinación incorrecta del
vector.
Semana GPS: Tiempo GPS iniciado la media noche del Sábado/Domingo 6 de enero
de 1980. La semana GPS es el número de semanas completas desde la hora GPS cero.
Separación geoidal: Diferencia de altura entre la altura elipsoidal y la altura
ortométrica en un punto dado de la superficie de la tierra. En otras palabras, es la
separación que existe entre la superficie del geoide y la superficie del elipsoide en un
punto dado de la superficie de la tierra.
Sesión: Una sesión es un grupo de datos GPS grabados simultáneamente. Por ejemplo,
si 4 receptores GPS grabaron datos simultáneamente en 4 puntos, el set completo de
datos se considera una sesión. Dentro de una sesión, se pueden calcular los vectores
GPS entre todos los puntos.
Singularidad: Singularidad es una condición que causa que la operación inversa de una
matriz resulte errada. La inversión de la matriz es una operación importante en los
ajustes por mínimos cuadrados. Si no se puede realizar la inversión de la matriz debido
a una singularidad, no habrá ajuste. Una situación que causará una singularidad es
intentar ajustar los vectores GPS en una red donde partes de la red GPS no están
conectadas a las otras, por ejemplo dos o más sets de puntos que no tienen conexión con
todas las otras partes, o bien, dos o más sets de puntos que no tienen conexión con cada
uno de los otros.
Sistema de grilla: Un sistema de grilla es un set definido de parámetros que, junto con
una proyección cartográfica, se usan para convertir coordenadas geodésicas (superficie
curva) a coordenadas de grilla (superficie plana).
Sistema de grilla local: Sistema de coordenadas del plano local usualmente definido
para usarlo en un proyecto de medición pequeño. Los parámetros de definición del
sistema, normalmente son un origen con coordenadas horizontales determinadas
arbitrariamente (tales como 0,0 o 1000,1000) y una dirección arbitraria (línea límite o
visual hacia otro punto). El sistema local normalmente permanece en sí mismo, sin una
relación conocida con algún otro sistema de coordenadas definido. Esta relación se
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puede determinar si las coordenadas de un número suficiente de puntos pueden ser
determinadas en ambos sistemas, entre los cuales se busca una relación.
Sistema de Posicionamiento Global (GPS): Sistema de navegación basado en
satélites, su misión principal es el proporcionar posicionamiento/navegación global para
operaciones terrestres, marítimas y aéreas.
Solución Fija: Procesar vectores GPS produce muchas soluciones para el vector en
diferentes épocas del procesamiento. Uno de los parámetros que está siendo solucionado
durante el proceso corresponde a las ambigüedades enteras. Una solución fija es una
solución del vector donde las ambigüedades enteras se han determinado correctamente y
se han mantenido fijas. La solución fija para un vector es a menudo la mejor solución.
Si por alguna razón las ambigüedades no pudieran tener solución, la solución final para
el vector será la solución flotante.
Solución Flotante: El procesamiento de los vectores produce muchas soluciones para el
vector en diferentes épocas del procesamiento. Uno de los parámetros que está siendo
solucionado durante el procesamiento corresponde a las ambigüedades enteras. Una
solución flotante es una solución del vector donde los valores enteros de las
ambigüedades podrían no ser determinados, por lo tanto, no son fijos para un valor
entero específico (queda como un valor de punto flotante).
SV: Vehículo Satelital o vehículo espacial.
GPS Tiempo: Tiempo de referencia usado por los satélites GPS. Los satélites
continuamente están transmitiendo el tiempo GPS, el cual está varios segundos
adelantado con relación al Tiempo Coordinado Universal (UTC).
UTC: Hora mantenida por el Observatorio Naval de los Estados Unidos. Debido a las
variaciones en la rotación de la tierra, a veces se ajusta la hora UTC por medio de un
segundo entero. La acumulación de estos ajustes comparados con la hora GPS, la cual
avanza continuamente, ha dado como resultado una desviación de 11 segundos entre la
hora GPS y la hora UTC a principios del año 1996. Después de responder por los saltos
de segundos y usar el ajuste contenido en el mensaje de navegación, la hora GPS se
puede relacionar con la hora UTC dentro de 20 nanosegundos o mejor que eso.
UTM: Proyección Cartográfica Universal Transversa de Mercator. (Universal
Transverse Mercator). Caso especial de la proyección Transversa de Mercator.
Abreviado como la Grilla UTM, consiste en 60 zonas, cada una tiene 6 grados de
amplitud en longitud.
Varianza del peso unitario: Indicador de calidad estadístico de una red ajustada por
mínimos cuadrados. El valor esperado de la varianza del peso unitario es 1. Un valor
inferior a 1 es un índice que las indeterminaciones asignadas a las mediciones son
demasiado optimistas. Un valor mayor que 1 es un índice que las indeterminaciones
asignadas a las mediciones son demasiado pesimistas o que hay uno o más errores en el
set de datos ajustados.
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Vector: Línea espacial descrita por componentes tridimensionales entre dos puntos. En
las mediciones GPS, un vector es el producto del procesamiento de datos crudos
grabados en dos puntos simultáneamente.
WGS 84: WGS84 es el dátum con que se denomina a las posiciones GPS y a los
vectores. Este dátum es básicamente equivalente al dátum NAD83 usado en los Estados
Unidos. La diferencia es muy pequeña para tener algún impacto en las posiciones GPS y
en los vectores.
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VIII - BIBLIOGRAFIA
- Hofmann B., Wellenhof, Lichtenegger H. and Collins J. – “Global Positioning
System” (theory and practice) Segunda edición – Springer-Verlag wien New York –
1992/93.
- “Curso GPS” de la Universidad Nacional de Rosario - 2004.
- Apunte de la Cátedra de Posicionamiento Satelitario de la carrera de Agrimensura de
la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura – UNNE.
- Araoz, L. – “Instructivo de trabajo para los equipos Leica Wild GPS System 200 de
Catastro de Corrientes” – 2005.
- IGM - “Instructivo para bajada de datos de la Red RAMSAC”.
- Ing. Agrim. Ana María Robín y Dra. M. Virginia Mackern – “Taller Regional de
usuarios de Estaciones GPS Permanentes” (Presentación Powerpoint) – Corrientes,
2005.
- Página web de la Dirección General de Catastro de Corrientes
(www.catastrocorrientes.gov.ar).
- Página web del IGM (www.igm.gov.ar).
- Enciclopedia libre de Internet “Wikipedia” (http://es.wikipedia.org).
- Página web www.topografía global.com.ar.