Download - Conceptos GPS Final 2
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PROFESIONAL AGRIMENSORHerramientas Geomticas
Guatemala, 07 de agosto de 2,012
CURSO PARA
PROFESIONALES AGRIMENSORES
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Jorge E. Mansilla GonzlezIngeniero Civil
CONCEPTOS
DE GPS
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CONTENIDO
1. INTRODUCCIN2. QU ES GPS ?3. MTODOS DE POSICIONAMIENTO4. TCNICAS DE MEDICIN DIFERENCIAL5. FUENTES DE ERROR6. LA RED CORS EN GUATEMALA
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INTRODUCCIN
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GPS TopografaFotogrametra
Mtodos de levantamiento
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QU ES GPS ?
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QU ES EL GPS?Sistema de localizacin y navegacin basado en satlites artificiales para brindar una posicin precisaEn forma continuaEn todo lugar
1978-1985: Fase preoperativa con lanzamiento de 11 satlites del bloque I1989-1997: Lanzamiento de 28 satlites del bloque II/IIr de la fase operativaEl Congreso de los Estados Unidos lo declar operativo en 1,994
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Instrumento Qu precisin necesita ?
Mtodo
Clculo
15 metros ? 5 metros ? 1 metro ?
2 centmetros ?
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COMPONENTESSegmento del espacio
24 Satlites activos 3 de reserva rbitas de 20,200 km Inclinacin 55 Perodo de rotacin 11h55
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Hawai
ColoradoSprings
Asencin
DiegoGarcia
Kwajalein
Segmento de controlRastrea los satlites
Actualiza su posicin
Sincroniza relojes.
Determina la rbita de cada satlite y predice su trayectoria para las prximas 24 horas
Una estacin de control maestro5 Estaciones de observacin4 Antenas en tierra
Estacin de controlEstaciones de vigilanciaAntena terrestre
COMPONENTES
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Segmento del usuarioCOMPONENTES
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MTODOS DE
POSICIONAMIENTO
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METODOSPOSICIONAMIENTO AUTNOMO9 5 20 metros9 Ubicacin aproximada9 Excursiones, recreacin9 Instrumentos navegadores9 Sujeto a varias fuentes de error
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POSICIONAMIENTO DIFERENCIAL CORREGIDO (DGPS)
9 Precisin de 0.2 a 5 metros9 Usado en navegacin costera y SIG9 Se conoce la posicin de la estacin base
METODOS
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POSICIONAMIENTO DIFERENCIALMEDICIN DE FASE
Usado principalmente con fines geodsicos y topogrficosDos receptores simultneosPrecisin de 0.5 50 milmetrosLa diferencia con DGPS es que se mide la fase portadora
METODOS
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TCNICAS DE
MEDICIN DIFERENCIAL
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MTODO ESTTICOMnimo 5 satlites
Mnimo dos receptores
Precisin de 5 a 50 milmetros
APLICACIONES
Establecimiento de las Redes de Apoyo Catastral 1 y 2
Medicin de Linderos
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9 La red ABCDE debe ser medidacon tres receptores. Se conocen lascoordenadas de A en el sistemaWGS84. Los receptores se colocanen los puntos A, B y E, registrandodatos durante el tiempo necesario.
9Despus del tiempo necesario deregistro, los receptores se desplazande E a D y de B a C, formando eltringulo ACD, el cual es medido.
9El resultado final ser la medicinde la red ABCDE.
9Un punto es medido tres veces ycada punto se mide por lo menos dosveces, lo cual proporciona laredundancia necesaria. Con esto, loserrores gruesos sern detectados ylas mediciones incorrectas serndesechadas
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MTODO ESTTICO RPIDO
Mnimo 5 satlites
Mnimo dos receptores
Precisin de 5 a 50 milmetros
APLICACIONES
Densificacin de redes
Puntos de control fotogramtrico
Medicin de Linderos
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1. La red 12345 debe ser medida desde la estacin de referencia R con tresreceptores.
2. La estacin de referencia es iniciada. Se coloca un Mvil en el punto 1 y el otro enel punto 3.
3. Transcurrido el tiempo de registro necesario, un mvil se desplaza al punto 2 y elotro al punto 4
4. Un mvil mide el punto 5 y el otro mvil deja de ser necesario.
5. El resultado final ser la radiacin de la figura 5.
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En esta tabla se muestran los tiempos de observacinaproximados para diferentes longitudes de lneas base,trabajando con un sensor de doble frecuencia en latitudesmedias y bajo las condiciones ionosfricas promedio
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En esta tabla se muestran los valoresaproximados de error medio cuadrtico de unamedicin simple usando diferencia de fase enfuncin del tiempo de observacin y longitud delas lneas base.
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RECEPTORES DE UNA FRECUENCIA
9 En Esttico y Esttico Rpido eltiempo de observacin no debe serinferior a 15 minutos.9 Por cada kilmetro de longitud dela lnea base, se deben tomarobservaciones durante 5 minutos,siendo 15 minutos el tiempo mnimode observacin.
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nicamente se deben emplearventanas de observacin con unmnimo de 5 satlites, con unngulo de elevacin superior alos 15 y un buen GDOP (< 8).
Si se requiere obtener la mayorprecisin posible en losresultados, se recomiendaorientar las antenas en unamisma direccin.
En lneas largas mayores a 10km, la precisin que se puedeobtener con sensores de unafrecuencia ser menor a aquellalograda con sensores de doblefrecuencia . Esto se debe a losefectos ionosfricos, los cualesno pueden ser eliminados altrabajar con datos de unafrecuencia.
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Error en la rbita Lnea base Error en los resultados
Efemrides transmitidas
Efemrides Precisas IGS
Efmrides de los satlites
Cuanto ms largas son las lneas base, ms importantes son las efemrides
Efemrides Rpidas IGS
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http://igscb.jpl.nasa.gov/components/prods.html
El uso de las efemrides precisas para anlisis especialesproduce errores mnimos
Es recomendable el uso de efemrides transmitidas slopara lneas base menores de 20 km
Efemrides rpidas de IGS disponibles despus de 1 da
rbitas finales disponibles despus de 2 semanas
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CINEMTICO EN TIEMPO REAL
RTK
Mnimo 5 satlites
Mnimo dos receptores
Un enlace de radio
Precisin de 5 a 50 milmetros
APLICACIONES
Replanteo de linderos
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La Estacin de Referencia tiene un radio enlace conectado y retransmite los datos querecibe de los satlites.El Mvil tambin tiene un radio enlace y recibe las seal transmitida de la Referencia.Este receptor tambin recibe los datos de los satlites directamente desde su propiaantena. Estos dos conjuntos de datos pueden ser procesados juntos en el Mvil parahacer correcciones en tiempo real y obtener una posicin muy precisa en relacin alReceptor de Referencia.
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5
FUENTES
DE ERROR
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9 Retrasos ionosfricos y atmosfricos,interferencia, ruido en la seal
9 Efecto multi-trayectoria9 Dilucin de la precisin9 Errores en el reloj del satlite y del
receptor
Anti sproofing Disponibilidad selectiva
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9 Al pasar la seal del satlite atravs de la ionosfera, suvelocidad puede disminuir puesla luz slo tiene una velocidadconstante en el vaco.
9 Estos retrasos atmosfricospueden introducir un error en elclculo de la distancia, ya que lavelocidad de la seal se veafectada.
9 La ionosfera no introduce unretraso constante en la seal.Existen diversos factores queinfluyen en el retraso producidopor la ionosfera.
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9 Elevacin del satlite. Las sealesde satlites que se encuentran enun ngulo de elevacin bajo seven ms afectadas que las sealesde satlites que se encuentran enun ngulo de elevacin mayor.
9 La densidad de la ionosfera estafectada por el Sol. Durante lanoche, la influencia ionosfrica esmnima. Durante el da, el efectode la ionosfera se incrementa ydisminuye la velocidad de la seal.
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9 El error de multi trayectoria se presenta cuando el receptor est ubicadocerca de una gran superficie reflectora, tal como un lago o un edificio.
9 La seal del satlite no viaja directamente a la antena, sino que llegaprimero al objeto cercano y luego es reflejada a la antena, provocandouna medicin falsa.
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9 La Dilucin de la Precisin(DOP) es una medida de lafortaleza de la geometra de lossatlites y est relacionada conla distancia entre los estos y suposicin en el cielo.
9 El DOP puede incrementar elefecto del error en la medicinde distancia a los satlites.
Satlites con mala distribucinAlta incertidumbre en su posicin
Satlites con buena distribucinPoca incertidumbre en su posicin
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REDES GEODSICAS
EN GUATEMALA
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Jerarqua de los sistemas de coordenadas
Internac/NAREF mm
Nacionalesnuevos
cm
Nacionalesantiguoscm/dm
RED GEODSICA CLSICA
TriangulacinTrilateracinDatum: NAD27
RED GEODSICA GPS
GPS3 estaciones fundamentalesDatum: WGS84
MARCOS DE REFERENCIA
ITRFSIRGAS
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GPS Diferencial
Posicin relativaentre dos o msestaciones GPS.Elimina los errores en los relojes y en las efemrides.
Elimina los efectos atmosfricos.
Diferencial en Pos - procesoDiferencial en Tiempo Real
Para aplicaciones de ingeniera y precisin y cuando se requieren posiciones relativas mejor que 0.1 metro es necesario hacer medicin diferencial
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Significado de CORS:ContinuosOperatingReference
Station
Diferencia CORS RTK
CORS tiene postprocesoRTK no lo tiene
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Ventajas de usar
una red CORS
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No es necesario observar estaciones adyacentes dereferencia, hasta distancias de 50 kilmetros
Uso combinado con la red pasiva para densificacin de lared geodsica nacional
Acceso rpido y directo al sistema nacional decoordenadas
Coordenadas absolutas de alta precisin
Es posible enlazar el sistema de referencia nacional aredes CORS vecinas
Es posible el monitoreo permanente del marco dereferencia nacional
Ventajas de la estaciones CORS
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Situacin en Guatemala
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Nombre Cdigo Latitud Longitud
Guatemala GUAT 14 35 25.44852 N 90 31 12.66007 W
Santa Elena ELEN 16 54' 57.80161" N 89 52' 03.40676 W
Huehuetenango HUEH 15 19' 05.30527" N 91 30' 09.66957 W
Morales MORA 15 27 44.08841 N 88 50 59.01673W
El Naranjo NARA 17 13' 36" N 90 48' 36 W
Tikal TIKA 17 13' 28" N 89 36' 44 W
Sayaxche SAYA 16 31' 13" N 90 11' 31 W
Poptn POPT 16 19 31" N 89 24' 37 W
Santa Cruz Barillas BARI 15 48 06" N 91 18' 53 W
Chisec CHIV 15 48' 44" N 90 17' 18 W
Chicamn CHIQ 15 21 00 N 90 45 07 W
La Tinta TINT 15 19' 03" N 89 52' 31 W
Gualn, Zacapa ZACA 15 06' 46" N 89 21' 20 W
Coatepeque COAT 14 42' 06" N 91 53' 04 W
Cotzumalguapa COTZ 14 20 05" N 91 03' 29 W
Taxisco TAXI 14 02 05" N 90 27' 55 W
Santa Catarina Mita CATA 14 27 46" N 89 44' 33 W
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9 Geometra adecuada, distancias similares a los puntos adyacentes
9 Buen acceso en vehculo9 Mscara de elevacin requerida para GPS sin
obstrucciones9 En una regin geolgicamente estable9 Fijacin firme a un edificio o cimiento firme de concreto9 Alejada de lneas de alta tensin, antenas de celular,
techos de lmina9 Preferentemente en un sitio pblico que facilite el acceso
del personal9 Deseable que exista infraestructura bsica (electricidad,
telfonos, internet)
Algunas condiciones para seleccionarel sitio para una estacin CORS
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Estacin Guatemala
Ubicada en el edificio principal del IGN
En esta estacin est el centro de control
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Santa Elena
Huehuetenango
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Morales
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Naranjo Tikal
Sayaxch Poptn
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Barillas
Chicamn
Chisec
La Tinta
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Coatepeque
Taxisco
Cotzumalguapa
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Santa Catarina Mita
Gualn
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