trabajo de coordenadas

Universidad Nacional de Cajamarca

Facultad de Ingeniería

Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil

MANEJO Y USO DE INSTRUMENTOS ELEMENTALES

ASIGNATURA: TOPOGRAFIA I

DOCENTE : Ing. HUAMAN SANGAY, SERGIO

ALUMNO :

CICLO : III

GRUPO : B2

Cajamarca, junio de 2014

SISTEMA DE COORDENADAS


1. COORDENADAS GEOGRAFICAS.

1.1.INTRODUCIÓN

Las coordenadas geográficas se componen principalmente de dos ejes: los paralelos y los meridianos. Mientras los paralelos son aquellos que miden la latitud norte o sur, es decir, que se proyectan de manera horizontal sobre el total de la superficie del globo terráqueo, los meridianos son todos los que se establecen de forma vertical sobre esa misma superficie, midiendo así la longitud este u oeste. Al combinar ambos elementos, podemos fácilmente trazar una red de líneas que se cruzan y que poseen una numeración específica de modo de poder ubicar específicamente cada espacio de la Tierra.A medida que la imagen que uno posee sobre la Tierra se acerca y se vuelve más exacta, también aumenta la exactitud de las coordenadas. En términos globales, los paralelos más importantes son el Ecuador (aquel que cruza a la Tierra a la mitad dividiéndola en dos hemisferios, norte y sur) y los Trópicos de Cáncer y de Capricornio (uno en cada hemisferio). Luego, el meridiano de Greenwich cruza verticalmente a la Tierra dividiéndola en dos mitades o hemisferios iguales, este y oeste. Sin embargo, estos grandes paralelos y meridianos están acompañados por miles de otras líneas que se ven a mayor cercanía de la imagen y que aportan datos muy exactos sobre la locación de un elemento o territorio.Cada una de estas líneas recibe un número en grados que se establece a partir de la distancia que puede tener desde el Ecuador (contando con que sea un paralelo) o de la distancia que puede tener desde el meridiano de Greenwich (si es un meridiano). Así, la combinación de ambos datos se convierte en la coordenada de un lugar, por ejemplo una ciudad que posee esa ubicación de acuerdo a la conjunción de su paralelo y meridiano

1.2.DEFINICION

Las coordenadas geográficas son un conjunto de líneas imaginarias que permiten ubicar con exactitud un lugar en la superficie de la Tierra. Este conjunto de líneas corresponden a los meridianos y paralelos.

Estas líneas o círculos son trazados por los cartógrafos sobre los mapas.

Cualquier punto de nuestro planeta puede ubicarse al conocerse el meridiano de longitud y el paralelo de latitud.

Paralelos y Latitud

Paralelos: corresponden a los círculos imaginarios que se trazan paralelos a la Línea del ecuador y que mantienen siempre la misma distancia con respecto al ecuador y a los demás paralelos, siendo todos los paralelos menores que el ecuador. (Ver: Línea del ecuador).

La Línea del ecuador se encuentra ubicada a igual distancia de los polos. El ecuador es el Círculo máximo que divide a la Tierra en dos Hemisferios: Hemisferio Norte y Hemisferio Sur.

Los paralelos han sido trazados a intervalos de 10º, tomando como origen el ecuador. Hay 90 paralelos alcanzando los 90º tanto en el Polo Norte como en el Polo Sur, por lo tanto hay 180º.

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Los paralelos de la Tierra

http://www.definicionabc.com/general/capricornio.php

http://www.definicionabc.com/geografia/globo-terraqueo.php


Latitud: Corresponde a la distancia, medida en grados, que hay entre cualquier paralelo y el ecuador.

La latitud establece las distancias entre los paralelos.

Se miden en grados a partir del círculo del ecuador.

Siempre se mide hacia el Norte o hacia el Sur.

Como hay 90 paralelos en cada hemisferio, norte y sur, la mayor latitud que se puede medir en cada uno es de 90º, ya sea hacia el Sur o hacia el Norte.

Meridianos y Longitud

Meridianos: Corresponden a los círculos máximos que pasan por los polos. Se ha determinado como Meridiano de origen a aquel que pasa por el observatorio Astronómico de Greenwich, en Inglaterra. El Meridiano de Greenwich divide a la Tierra en dos Hemisferios: Hemisferio Oeste u Occidental y Hemisferio Este u Oriental.

A partir del Meridiano 0º, se cuentan 180 meridianos hacia el oeste, los que corresponden al Hemisferio Occidental y 180 meridianos hacia el este, correspondientes al Hemisferio Oriental.

De acuerdo a lo anterior, existen 360 meridianos en total. (Ver: Husos horarios)

BENITO 3

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Latitudes en la Tierra

Meridianos terrestres


Longitud: Es la distancia en grados, entre cualquier meridiano y el Meridiano de Greenwich, que es un punto universal de referencia. En nuestra esfera terrestre, los meridianos se han trazado a intervalos de 10º.

La longitud se mide exclusivamente hacia el Este o hacia el Oeste.

Como hay 180 meridianos en cada hemisferio, la mayor longitud que se puede medir en cada uno es de 180º, tanto en dirección este como en dirección oeste.

Cualquier punto ubicado en la superficie de nuestro planeta se encuentra ubicado en el cruce de un paralelo (latitud) y un meridiano (longitud). Si se indica la latitud y la longitud de un lugar, se puede

1.3.APLICACIÓN

Para ubicar y encontrar lugares.

Cuando alguien pregunta sobre un lugar dentro de una ciudad, es muy común decir, por ejemplo: “3 cuadras a la derecha y dos a la izquierda”.

En la imagen que te muestro, las líneas en rojo son; el Meridiano cero (la vertical) y el Paralelo cero (la horizontal). Y el punto donde se cruzan es el grado cero (0º).

Para localizar un lugar aún más pequeño, como un edificio, se utilizan también los segundos y las centésimas de segundo. Cada minuto está dividido en 60 segundos y cada segundo en 100 centésimas.

2. COORDENADAS UTM

2.1.INTRODUCCION

La representación cartográfica del globo terrestre, ya sea considerado éste como una esfera o una

elipsoide, supone un problema, ya que no existe modo alguno de representar toda la superficie

desarrollada sin deformarla e incluso de llegar a representarla fielmente, ya que la superficie de una

esfera no es desarrollable en su conversión a una representación plana. Las proyecciones estudian las

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distintas formas de desarrollar la superficie terrestre las deformaciones sufridas al representar la

superficie terrestre en un plano.En todos los casos conservan o minimizan los errores, dependiendo de la

magnitud física que se desea conservar; su superficie, las distancias, los ángulos, etc., teniendo en cuenta

que únicamente se podrá conservar una de las magnitudes anteriormente descritas y no todas a la vez.

Se recurre a un sistema de proyección cuando la superficie que estemos considerando es tan grande que

tiene influencia la esfericidad terrestre en la representación cartográfica. La parte de la Tierra entonces

representada en papel u otro soporte se denomina “mapa”. Esta representación de la Tierra entra dentro

del campo de la Geodesia. En este caso trataremos El Sistema de Coordenadas Universal Transversal de

Mercator (UTM).

2.2.DEFINICION

Coordenadas UTM (Universal Transverse Mercator) es un sistema de proyección cartográfico basado en cuadrículas con el cual se pueden referenciar puntos sobre la superficie terrestre.

Fue creado por el ejército de los E.E.U.U. en 1947 y está basado en un modelo elipsoidal de la Tierra (el elipsoide Internacional de referencia de Hayford); usado normalmente desde su aparición no obstante hoy día está siendo sustituido por el Elipsoide WGS84 para hacer este sistema compatible con el Sistema de Posicionamiento Global GPS. Su unidad de medida básica es el metro.

Se basa pues en una proyección de dicho elipsoide, siendo la proyección UTM un sistema cilíndrico que es tangente al elipsoide en un meridiano origen: los puntos del elipsoide se proyectan sobre un cilindro tangente a un meridiano establecido (que llamaremos meridiano central), de forma que al desarrollar el cilindro, el Ecuador se transforma en una recta que se toma como eje de las X, y el meridiano central se transforma en otra recta perpendicular a la anterior que será el eje de las Y (Figura nº1).

Para evitar que las deformaciones producidas en la proyección sean demasiado grandes se divide el elipsoide terrestre en 60 husos de 6º de amplitud, utilizando cada uno su meridiano central y el Ecuador como ejes de referencia.

El

trazado de las cuadrículas se realiza en base a estos husos y a zonas UTM, y es válido en una gran parte de la superficie total de la Tierra pero no en toda. Concretamente, la zona de proyección de la UTM se define entre los paralelos 80º S y84 º N, mientras que el resto de las zonas de la Tierra -las zonas polares- utilizan el sistema de coordenadas UPS (Universal Polar Stereographic).

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Figura nº 1.- Elipsoide transformado en un cilindro


Por tanto en el sistema UTM la Tierra se divide en 60 husos de 6º de longitud que completan sus 360º. Cada huso se numera con un número entre el 1 y el 60, siendo el huso 1 el limitado entre las longitudes 180° y 174° W, centrado en el meridiano 177º W. Los husos se numeran en orden ascendente hacia el este. En España por ejemplo, la zona peninsular está situada en los husos 29 al 31 mientras que Canarias lo está en el huso 28 (Figuras nº 2).

Figura nº 2.- Mapamundi del sistema UTMEn cuanto a las zonas, la Tierra se divide en 20 zonas de 8º Grados de Latitud, que son

denominadas mediante letras desde la "C" hasta la "X" inclusive (exclusión hecha de la CH, I y LL para evitar confusiones, y de la A, B, Y y Z que se reservan para las zonas polares). Como consecuencia de la esfericidad de la Tierra, las zonas se estrechan y sus áreas son menores conforme nos acercamos a los polos (figuras nº 2 y 3).

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Figura nº 3.-Zona característica del sistema de coordenadas UTM

A la línea central de un huso UTM se le llama meridiano central, y siempre se hace coincidir con un meridiano del sistema geodésico tradicional. Este meridiano central define el origen de la zona UTM, y tiene –por convenio- como coordenadas:

- un valor de 500 km ESTE, y 0 km norte cuando consideramos el hemisferio norte

- un valor de 500 km ESTE y 10.000 km norte cuando consideramos el hemisferio sur.

La designación de cada cuadrícula UTM se hace leyendo primero el número de huso y después la letra de la correspondiente zona. Por ejemplo la ciudad española de Granada estaría en la cuadrícula “30S”.

Así, partiendo del origen de la zona UTM (punto donde el meridiano central del huso corta al Ecuador), al Este encontramos los cuadrados de 600 km, 700 km, etc… y hacia el Oeste encontramos los cuadrados de 400 km, 300 km, etc... Análogamente, si nos movemos hacia el Norte encontraremos los cuadrados de 100 km, 200 km, etc…

------+---------+---------+---------*---------+---------+---------+----

200 300 400 500 600 700 800

Cada zona UTM tiene como bordes dos meridianos separados 6°. Esto crea una relación entre las coordenadas geodésicas angulares tradicionales (longitud y latitud medida en grados) y las rectangulares UTM (medidas en metros), y permite el diseño de fórmulas de conversión entre estos dos tipos de coordenadas.

El valor de una coordenada UTM así descrito no corresponde a un punto

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determinado o a una situación geográfica discreta (como siempre tendemos a pensar), sino a un área cuadrada cuyo lado depende del grado de resolución de la coordenada. Cualquier punto comprendido dentro de este cuadrado (a esa resolución en particular) tiene el mismo valor de coordenada UTM. El valor de referencia definido por la coordenada UTM no está localizado en el centro del cuadrado, sino en la esquina inferior izquierda de dicho cuadrado. Así pues, la lectura de las coordenadas UTM siempre se realiza de izquierda a derecha para dar la distancia hacia el este, y de arriba abajo para dar la distancia hacia el norte.

Cuanto mayor sea la resolución, es decir, el lado de los cuadrados (1 metro, 10 metros por ejemplo), menor será el área representada y por ello es conveniente dividir esa “gran” cuadrícula de 1000 Km de lado en una cuadrícula menor.

En los mapas a escala 1:50.000 encontramos dibujadas estas cuadrículas menores que tienen 1km de lado, y éstas a su vez se pueden dividir mentalmente con facilidad en cuadrículas de 100 metros de lado, aumentándose con ello la resolución. Normalmente el área que registran los GPS coincide con el valor de un metro cuadrado.

Ejemplos de valores de coordenadas UTM a diferentes resoluciones:

CoordenadasUTM

Zona (huso) y banda

Metros al Este Metros al

Norte

Resolución

30S 3546784891567 30 S 354678 4891567 1 metro

30S 35467489156 30 S 354670 4891560 10 metros

30S 354648915 30 S 354600 4891500 100 metros

30 S 3544891 30 S 354000 4891000 1.000 metros

30 S 35489 30 S 350000 4890000 10.000 metros

Lectura de las coordenadas UTM

La retícula de referencia utilizada para la designación de los puntos en el sistema de coordenadas UTM en el mapa de E: 1:50.000 es de 1 km de lado, y va rotulada en color azul claro (figura nº 4).

En este apartado realizaremos como ejemplo la designación de un punto con aproximación de 100 metros utilizando un mapa topográfico a E: 1:50.000.

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Para referenciar el punto que aparece en el ejemplo realizaremos los siguientes pasos:

1) Buscamos la barra vertical más próxima a la izquierda del punto y leemos los números que la rotulan. En el ejemplo nos encontraríamos las cifras 681, y nos indican que el punto en cuestión se encuentra al este del punto central del Huso, que como recordamos tiene 500 como valor de coordenada en el eje de las X; exactamente a algo más de 181 Km (681=500+181). Para ajustar un poco más la situación del punto, dividimos mentalmente en décimas partes el intervalo de 1 km (1000 m) de la cuadrícula, siendo de 900 m la distancia de la barra al punto -6819

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681

682

0 1 2 3 4 5 6 7 8 92) De forma análoga, buscamos la barra horizontal más próxima por debajo del punto y

leemos los números que la rotulan, siendo 4396 en el ejemplo. A continuación estimamos en décimas partes del intervalo la distancia del punto a la línea de la cuadrícula de 1 Km de lado, siendo en el ejemplo de aproximadamente 800 m la distancia de la barra al punto - 43968

4397

_ 9

_ 8

_ 7

_ 6

_ 5

_ 4

_ 3

_ 2

_ 1

4396

El punto quedará designado por lo tanto en relación a la cuadrícula UTM de 1000 Km de lado como 6819 en X y 43968 en Y. Para evitar cualquier tipo de incertidumbre debemos además identificar el Huso y la Zona UTM (30 y S Respectivamente en el ejemplo), por lo que la designación completa del punto con una aproximación de 100 m sería: 30S 681943968. Las cifras de la abcisa y la ordenada se escriben sin separación entre unas y otras. Estas cifras son en número impar cuando anotamos los números de la cuadrícula de 100 km.La supresión de cifras en la notación cuando la aproximación realizada es menor no debe en caso alguno inducir a confusión. Debemos recordar que la primera cifra de la izquierda del grupo de la abcisa representa siempre centenas de kilómetros y la del grupo de la coordenada Y, miles de kilómetros.

COORDENADAD UTM WGS84 Y PSAD56

BENITO 10

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SISTEMA WGS 84

El WGS84 es un sistema de coordenadas geográficas mundial que permite localizar cualquier punto de la Tierra (sin necesitar otro de referencia) por medio de tres unidades dadas. WGS84 son las siglas en inglés de World Geodetic System 84 (que significa Sistema Geodésico Mundial 1984).

Se trata de un estándar en geodesia, cartografía, y navegación, que data de 1984. Tuvo varias revisiones (la última en 2004), y se considera válido hasta una próxima reunión (aún no definida en la página web oficial de la Agencia de Inteligencia Geoespacial). Se estima un error de cálculo menor a 2 cm. por lo que es en la que se basa el Sistema de Posicionamiento Global (GPS).

Consiste en un patrón matemático de tres dimensiones que representa la tierra por medio de un elipsoide, un cuerpo geométrico más regular que la Tierra, que se denomina WGS 84 (nótese el espacio). El estudio de este y otros modelos que buscan representar la Tierra se llama Geodesia.

SISTEMA PSAD56

El PSAD56 es un sistema local, bidimensional, donde las alturas son referidas a partir de nivelaciones sobre el nivel medio del mar, conocidas como alturas ortométricas, y corresponden a la distancia vertical, medida a lo largo de la línea de plomada, existente entre un punto ubicado en la superficie terrestre y el geoide. Este se define como la superficie equipotencial que coincide con la superficie de los océanos y representa la prolongación del mar sobre los continentes.

2.3.APLICACIÓN

3. SISTEMA DE POCICIONAMIENTO GLOBAL

3.1.INTRODUCCION

El sistema global de navegación por

satélite (GNSS) permite determinar en todo el

mundo la posición de un objeto, una persona o un

vehículo con una precisión hasta de

centímetros (si se utiliza GPS diferencial), aunque lo

habitual son unos pocos metros de precisión. El

sistema fue desarrollado, instalado y empleado por

elDepartamento de Defensa de los Estados

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http://es.wikipedia.org/wiki/Departamento_de_Defensa_de_los_Estados_Unidos



http://es.wikipedia.org/wiki/Posici%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_global_de_navegaci%C3%B3n_por_sat%C3%A9lite




Unidos. El sistema GPS está constituido por 24 satélites y utiliza la triangulación para determinar en todo

el globo la posición con una precisión de más o menos metros.

El GPS funciona mediante una red de 24 satélites en órbita sobre el planeta tierra, a 20.200 km, con

trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie de laTierra. 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 identificación y la hora del reloj de cada uno de ellos.

Con base en estas señales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y calcula el tiempo que tardan en llegar

las señales al equipo, y de tal modo mide la distancia al satélite mediante "triangulación" (método

de trilateración inversa), la cual 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,

se obtiene la posición absoluta o coordenada reales del punto de medición. También se consigue una

exactitud extrema en el reloj del GPS, similar a la de los relojes atómicos que llevan a bordo cada uno de

los satélites.

3.2.CONFIGURACION DEL SISTEMA

BOTONES DEL GPS

1) Botones de Zoom.- Que agranda o disminuye la imagen en pantalla.2) Botón Back.- Retrocede las escenas desplegadas en pantalla (buscador).3) Thumb Stick.- Cursor o Mando tipo, palanca para navegar en pantalla (arriba, abajo, izquierda, derecha) y selecciona cuando se presiona de manera perpendicular.4) Botón Menú.- Selecciona directamente el Menú.5) Botón Light.- Encendido del equipo (3 segundos presionados) e iluminación de pantalla

ENCENDIDO

Mantenga 3 segundos presionando el botón Light (5), el equipo se encenderá y luego de cargarse el sistema, aparecerá la pantalla del menú principal.

CONFIGURACIÓN

Para usar el navegador GPS es necesario configurarlo con el tipo de datos geográficos de referencia utilizados para los fines de trabajo de campo y cartográficos.

MENÚ – CO N FIG U R A C IÓ N – U NIDADES

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http://es.wikipedia.org/wiki/Trilateraci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Triangulaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Tierra



PARÁMETROS PARA EL TRABAJO

Altura (velocidad vertical) : Metros (m/min) Profundidad : MetrosPresión : Milibares

Todo como indican las imágenes.MENÚ – CO N FIG U R A C IÓ N – FORMATO DE PO S IC I ÓN

PARÁMETROS PARA EL TRABAJO

Dátum del mapa : WGS 84Esferoide del mapa : WGS 84

USO DEL GPS NAVEGADOR

Aunque la antena de esta versión de GPS es más sensible, se debe establecer un mínimo de recepción de 4 satélites en estado óptimo (barras sombreadas en la página de satélites parte inferior)

La precisión de los datos se encuentra en función a la zona geográfica en la que se encuentra y a los factores externos (edificios, antenas de recepción, torres de electricidad y cables de alta tensión), y debe estar entre 3 a 5 metros

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MARCAR Y GRABAR UN PUNTO DEL TERRENO

Para marcar un punto seguimos los siguientes pasos:

1. Ingrese a MENÚ PRINCIPAL.2. Seleccione MARCAR WAYPOINT.3. Presione perpendicularmente el mando e ingresará a pantalla descriptiva.

4. Anote datos en el formulario FC-09, según la instrucción detallada a continuación.

RECOMENDACIONES

Las tomas son efectuadas por Comunidad, así es que el nombre debe ir claramente registrado en la parte superior de cada cuadro.

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La coordenada X tiene siempre el 0 (cero) por delante, acompañada de seis dígitos. La

coordenada Y tiene siempre siete dígitos.

No se olvide que luego de anotar los datos en el formulario, debe marcar en el equipo la opción deHECHO (parte inferior derecha), para que el dato quede grabado en la memoria del GPS y se habilite el siguiente número de punto correlativo.

Si el equipo GPS no recibe buena señal de satélites y la precisión sobrepasa los 10 metros, lamarca o punto de registro no es válido para el trabajo.

La precisión óptima varía entre 3 a 5 metros de tolerancia, en regiones difíciles tanto topográfica como naturalmente hasta una precisión de 10 metros máximo.

Si el equipo GPS no recibe buena señal de satélites suficiente (4 satélites mínimo) aunque la precisión se encuentre por debajo de los 10 metros, la marca o punto de registro no es válido para el trabajo.

En caso de no poder obtener la precisión máxima tolerable capturando los puntos, se debe anotar este hecho, explicando las razones por las cuales no se obtuvo el punto de manera óptima.

Procure evitar lugares con edificios, antenas de recepción de señales, torres de tendido eléctrico y cables de alta tensión y áreas con gran cantidad de vegetación alta, para no afectar la calidad de los datos obtenidos por el GPS, así como la sensibilidad del equipo.

Si las configuraciones no se pueden realizar o tienen errores en su funcionamiento, acuda alSupervisor para una solución óptima.

No realice otras modificaciones aparte de las realizadas en este manual por el bien de los datos y del equipo.

3.3.MEDICION DE DISTANCIA

Descripción del Sistema de Posicionamiento Global Satelital

El primer satélite GPS fue puesto en órbita el 22 de febrero de 1978 y para diciembre de dicho año ya se contaba con cuatro satélites; los cuales permitían realizar pruebas de posicionamiento en 3D en un área limitada del Planeta. La constelación GPS está formada 24 unidades operacionales (sin incluir satélites de respaldo) con órbitas circulares de 12 horas con una inclinación de 55 grados y ubicados a una distancia de 26.560Km de la Tierra que se desplazan a una velocidad de aproximadamente 4km/s; sin embargo su posición instantánea puede estimarse con un error de unos cuantos metros con una antelación de 24 a 48 h.

Los satélites están organizados en seis planos orbitales con cuatro satélites por órbita (Fig. 2). La constelación de 24 satélites se completó el 9 de marzo de 1994 y el sistema fue declarado operacional por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos de América en 1995

Los satélites están ubicados de tal forma que el usuario puede recibir en promedio la señal de al

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menos seis satélites un 100 por ciento del tiempo en cualquier parte de la Tierra. Cada satélite está equipado con dos relojes atómicos, uno de cesio y otro de rubidio, los cuales proveen frecuencias de referencia utilizadas para generar señales muy precisas y sincronizadas. La estabilidad

de la frecuencia de dichos relojes es de una parte en 1014

para el cesio y una parte en1013

para rubidio; si los relojes no se corrigieran diariamente acumularían un error de 1 a 10 nanosegundos por día. Sin embargo, esta es parte de las funciones de las estaciones de control terrestre. Dichas estaciones determinan el error de los relojes y retransmiten ajustes a cada satélite para que este a su vez lo retransmita a los receptores en Tierra.

Figura 1: Constelación GPS. Los satélites están distribuidos en seis órbitas con una inclinación de

55o

con respecto al ecuador y con cuatro satélites por orbita. Fuente

El SPG está conformado por tres componentes o segmentos: el espacial (satélites), el de control (estaciones terrenas) y el usuario (receptores) (Bennett, 1990) (Fig. 2). Las 5 estaciones de tierra están distribuidas a distancias similares alrededor del ecuador (Isla Ascensión, Diego García, Kwajalainy, Hawaii y Cloroado Springs) y tienen como fin monitorear el estado de los satélites (altitud, estado de los relojes atómicos), realizar pequeños ajustes en sus órbitas y calcular las efemérides (posición) de los satélites. Esta información es transmitida a los satélites, los cuales a su vez la retransmiten a los receptores en tierra al menos una vez al día. El tercer componente es el usuario quien recibe las señales enviadas por los satélites mediante el uso de un receptor equipado con una antena. El usuario del SPG tendrá acceso a 6 o más satélites en un 96% del tiempo, a 8 satélites en un 32% del tiempo y a 9 satélites un 5% del tiempo. En muy pocas ocasiones se tiene acceso a más de 9 satélites. Si su receptor tiene capacidad de recibir señales del SPG y del sistema de la Federación Rusa denominado GLONASS (GLObal Navigation Satellite Systems) usted tendrá acceso a 9 o más satélites un 99% del tiempo. El sistema GLONASS tenía 14 satélites en operación en 1997 (Enge y Misra, 1999).

Los satélites radian dos códigos con diferentes grados de exactitud. El primero, denominada estándar (C/A ,“Coarse-acquisition”) está diseñado para uso civil y el segundo P (Preciso) diseñado

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para uso militar. El código civil estaba sujeto hasta el 1 de mayo del 2000 a la Disponibilidad

Selectiva (SA, por sus siglas en Inglés); esta era una degradación intencional en la caliad de la señal que radiaba el satélite ocasionada por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos por razones de seguridad nacional. Esta degradación en la señal ocasionaba un error de posicionamiento de hasta 300m.

Cada uno de los satélites GPS transmite continuamente una señal utilizando dos frecuencias en la banda L: 1575.42 MHz (L1) y 1227.6 MHz (L2). La primer frecuencia ha sido designada para uso irrestricto del sector civil y es modulada por un código de ruido seudo aleatorio (PRN, por sus siglas en inglés) denominado código de adquisición/grueso o estándar (C/A, por sus siglas en inglés). Esta señal está formado por un código único con una longitud de 1023 bits que se repite cada milisegundo y 50bits por segundo de información sobre aspectos de navegación (Ej. órbita del satélite, reloj, estado del satélite, etc). En forma concurrente con el modo C/A, cada satélite transmite otras dos señales para usuarios autorizados del Departamento de Defensa de los Estados Unidos de América (Ej. sector militar), una en la frecuencia L1 y otra en la frecuencia L2. El acceso a dichas señales es controlado mediante la encriptación de los códigos PRN. Las señales se denominan códigos “P” cuando no se encuentran encriptadas y código “Y” cuando están encriptadas (casi siempre). Al modo de operación C/A (civil) se le conoce como Servicio de Posicionamiento Estándar (SPS, por sus siglas en inglés) y al modo de operación restringido Servicio de Posicionamiento Preciso (PPS, por sus siglas en inglés).

BENITO 17

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Figura 2: Segmentos del Sistema de Posicionamiento Globa (SPG)


La señal que transmite el código C/A es utilizada en forma irrestricta por el sector civil en tanto que el acceso al código P está restringido a usuarios autorizados por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos de América. Los usuarios civiles pueden tener utilizar el código P(Y) pero sin tener acceso al código de seguridad.

El receptor en tierra debe recibir la señal de al menos 3 satélites para lograr determinar su posición. Este modo se llama 2D y permite determinar la ubicación a partir de un valor de elevación que le provee el operador. Esto modo no es recomendado ya que errores de menos de 5 metros en elevación pueden ocasiones errores de posición de hasta 100 metros. El modo de uso más frecuente se denomina 3D. En este caso el receptor recibe señales de al menos 4 satélites visibles desde la posición del receptor. Recordemos que la antena es el sitio donde se recibe la señal y por lo tanto el observador puede estar más abajo o más arriba de la antena. Los primeros receptores tenían problemas recibiendo las señales en ambientes forestales. Por ejemplo, Wilkie (1989) reporta que no pudo determinar su posición cuando la cobertura de copas excedió el 30% o el ángulo de vision era

superior a 50o

. Solo tuvo éxito en claros del bosque con un área superior a los 1250 metros cuadrados y con un ángulo con el horizonte inferior a 30

o. Los receptores actuales han

mejorado sus circuitos y por lo tanto es posible determinar la posición del receptor en ambientes con coberturas de copa de hasta 100% (Fallas, 2001). El autor ha realizado mediciones exitosas con SPG en los bosques de La Selva, Sarapiquí; Tortuguero; Punta Cocles; Península de Nicoya, Cahuita y el bosque de la cordillera Volcánica Central. Un aspecto que degrada la señal es el contenido de humedad de las copas. También he tenido dificultades con la recepción bajo condiciones de llovizna en el macizo del Barba (Cordillera Volcánica Central), aun a campo abierto y sin que la topografía obstruye la visibilidad de los satélites.

Los receptores no geodésicos con un precio de alrededor de US$2000 tienen la capacidad de registrar archivos para cada punto. Normalmente es recomendable obtener de 150 a 180 registros por punto. Estos archivos son posteriormente trasladados a la computadora para su procesamiento. El software que acompaña al receptor o cualquier otro programa compatible con el receptor permite calcular el promedio, la desviación estándar, el valor máximo y mínimo; así como el error circular probable (CEP) para cada localización. En el caso de elementos lineales tales como caminos o

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Fig. 3. Cada satélite de la constelación GPS transmite en dos frecuencias de la banda L.


linderos de fincas que se registran al desplazarse con el receptor activado, el software permite crear arcos o líneas que posteriormente son exportadas a un SIG. Esta funcionalidad puede lograrse con los receptores de bajo costo utilizando la función de registro del “TRACK” (recorrido).

¿Cómo determina el georeceptor la posición?La ubicación de cualquier punto es posible cuando se tiene un sistema de referencia en el cual se conoce la posición exacta del punto de inicio del sistema.El sistema de Posicionamiento Global Satelital requería de un sistema de referencia mundial fijo, o sea, de un sistema de coordenadas que permitiera determinar la posición de cualquier punto sobre la Tierra sin ambigüedad. De los sistemas disponibles, el Departamento de Defensa de los Estados Unidos eligió el

sistema de coordenadas geocéntrico conocido como WGS84 (World Geodetic Systm 1984); el cual fue creado por la antigua Agencia de Cartografía Militar de los Estados Unidos (actualmente parte de NIMA “National Imagery an Mapping Agency”). Este sistema de referencia mundial tiene la gran ventaja de que no depende de un datum geodésico local como los sistemas de referencia propios de un país o de una región. Al utilizar datos de un georeceptor con la cartografía local, el usuario(a) debe seleccionar el datum apropiado ó realizar posteriormente la transformación dedatum. Por ejemplo, en el caso de Costa Rica si usted utiliza los datos de su receptor de GPS configurado con el datum WGS84 con la cartografía del Instituto Geográfico Nacional obtendrá un error de 274m en posicionamiento.

Una vez definido el sistema de referencia, solamente se requiere conocer la distancia de tres puntos de referencia para poder estimar la posición de un objeto. Bajo condiciones normales, para determinar el tiempo transcurrido entre la transmisión de una señal por un emisor y la recepción de la misma por un receptor es necesario que tanto el reloj del emisor como el del receptor estén sincronizados. Sin embargo, este requerimiento puede obviarse en el sistema de Posicionamiento Global Satelital gracias al uso de un satélite extra al realizar la determinación de posición. Los georeceptores no poseen relojes atómicos sino de cuarzo y por tanto su exactitud es inferior a los primeros. Esto ocasiona que se introduzca un sesgo en la medición del tiempo (lo subestima o lo sobre estima); sin embargo este error es el mismo para todos los satélites. Debido a este error las lecturas de tiempo se denominan “seudo rangos” (el término rango indica la diferencia entre dos valores: valor final-valor inicial). Para resolver esta incógnita en el sistema se requiere utilizar un sistema de ecuaciones con 4 incógnitas: una representa la ubicación en X, otra la ubicación en Y, una tercera la elevación y la cuarta el error en el reloj del receptor. Por esta razón el usuario(a) requiere de al menos cuatro satélites para realizar una localización en 3D (X,Y,Z) (Fig. 4).

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Figura 4: Representación idealizada de la geometría de los satélites y de la medición de seudo distancias. Fuente: Enge y Misra, 1999.

La medición de seudo rangos es un proceso conceptualmente simple que consiste en correlacionar dos señales con un estructura conocida. El código “PRN” transmitido por cada satélite es único y conocido por el georeceptor, el cual a su vez genera una réplica del mismo. El receptor está diseñado para “trasladar” la señal que ha generado hasta que coincida con la señal producida por el satélite (correlación entre las dos señales). La diferencia en tiempo entre el código generado por el satélite y la réplica generada por el receptor es el tiempo aparente de viaje de la señal. Una vez que se ha determinado dicha diferencia solo tiene que multiplicarse por la velocidad de la luz para estimar la seudo distancia entre el receptor y el satélite. Dado que el reloj de cuarzo del receptor es menos preciso que el reloj atómico del satélite, el tiempo estimado de viaje de la señal tiene un sesgo (sobre ó sub estimación); sin embargo esto aplica por igual a todos los satélites y por ende puede corregirse utilizando la señal proveniente de un cuarto satélite. Cuantos más satélites tenga disponible el georeceptor, mejor será la estimación de posición que pueda realizar, ya que puede elegir los satélites con la mejor geometría.

El cambio en el efecto Doppler, causado por el movimiento relativo del satélite y del usuario, puede convertirse en una tasa de seudo rango y a partir de la tasa de cambio de 4 satélites y sus respectivos vectores de velocidad (transmitidos en el mensaje de navegación) es posible determinar la velocidad a la que se desplaza el usuario

3.4.EFEMERIDES DEL SISTEMA

Información enviada por los satélites, dando la posición precisa de los mismos. Esta información sí cambia frecuentemente, siendo actualizada por las estaciones de seguimiento de la Tierra. Los parámetros orbitales de los satélites se van actualizando a medida que su movimiento se ve alterado por la atracción del Sol y la Luna, la diferencia de gravedad entre distintas zonas de la corteza terrestre, viento solar, etc. Un período de cambio típico sería de 4 horas

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3.5.METODO DE OBSERVACION

Método estático Es un método de observación diferencial, por tanto es necesario disponer de más de un receptor

monofrecuencia o bifrecuencia. Consiste en estacionar dos receptores o más en los puntos los cuales queremos conocer sus coordenadas, siendo necesario que uno de ellos tenga coordenadas conocidas, permaneciendo de forma estática durante todo el tiempo que dura la observación. El tiempo de observación debe ser común a todos los receptores, depende de la duración de la observación de la longitud de la línea base, del número de satélites, de la geometría de los satélites, de las frecuencias en que dispone el receptor. Por tanto, en este tipo de posicionamiento se obtendrán posiciones tan redundantes como deseemos, tan solo deberemos prolongar la observación. Durante la observación deben seguirse un mínimo de cuatro satélites, pudiendo perderse la señal de alguno de los satélites durante cortos periodos de tiempo (pérdida de ciclos), puesto que serán recuperadas en el posterior procesado de los datos de campo. Este método siempre da los resultados en post-proceso. Debido a su precisión centimétrica, este método está especialmente indicado para la observación de la red de vértices geodésicos, establecimiento de nuevas redes geodésicas locales, establecimiento de bases de replanteo en obras civiles, control de deformaciones y movimientos de la corteza terrestre, etc. Método estático rápido

Es una variante del método estático clásico. Esta terminología ya no se utiliza es un término puramente comercial, debido a que actualmente los receptores bifrecuencia están equipados con algoritmos que dan solución en poco tiempo de observación. Reocupación Este método se realiza de la misma manera que el estático pero estacionando en el punto dos veces, con una diferencia en el estacionamiento de una hora aproximadamente, para que la geometría de la constelación varíe, por lo que la solución será más robusta. Test de análisis de la precisión en determinación de trayectorias con GPS

3.6.ERRORES DE POSICIONAMIENTO

Un receptor GPS requiere el instante actual, posición del satélite y retraso respecto la emisión de la señal para el cálculo de su posición. Para que sea preciso hay que tener en cuenta las diferentes fuentes de error que pueden afectar a la señal en su recorrido del satélite al receptor.

Algunas de ellas son

1. Errores debidos a la atmósfera

2. Errores en el reloj GPS

3. Interferencias por la reflexión de las señales (multipath effect)

4. Errores de orbitales, donde los datos de la órbita del satélite no son completamente precisos.

4. Geometría de los satélites visibles

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En la siguiente tabla podemos ver ejemplos numéricos de los errores:

FUENTE ERROR

Ionosfera ± 5 m

Efemérides ± 2,5 m

Reloj satelital ± 2 m

Distorsión multibandas ± 1 m

Troposfera ± 0,5 m

Errores numéricos ± 1 m o menos

4.1.APLICACIONES

4.1.1. CARRETERAS

Se calcula que los retrasos causados por la congestión en autopistas, calles y sistemas de tránsito en todo el mundo acarrean una menor productividad calculada en cientos de miles de millones de dólares anuales. Otros aspectos negativos de la congestión de tráfico son los daños personales y materiales, la mayor contaminación y el despilfarro de combustible.

La disponibilidad y precisión del GPS resulta en mayor eficiencia y seguridad para los vehículos en las autopistas, calles y sistemas de transporte público en todo el mundo. Muchos de los problemas asociados con la asignación de rutas y el despacho de vehículos comerciales se ven grandemente reducidos, e incluso eliminados por completo, gracias a la ayuda del GPS. Así sucede también con la gestión de los sistemas de transporte público, el personal de mantenimiento de las carreteras y la operación de los vehículos de emergencia.

El GPS cuenta con la localización automática de vehículos y la orientación dentro del vehículo, funciones muy utilizadas en todo el mundo en la actualidad. Al combinar la tecnología del posicionamiento del GPS con sistemas que pueden reflejar en pantalla información geográfica o con sistemas que automáticamente transmiten datos a pantallas u ordenadores, se ha abierto una nueva dimensión al transporte de superficie.

El sistema de información geográfica, GIS, almacena, analiza y muestra información de referencia geográfica proporcionada en gran parte por el GPS. El GIS se emplea en la actualidad para supervisar la ubicación de los vehículos, lo que posibilita aplicar estrategias más eficaces que ayudan a que los vehículos se atengan al horario, y dar informaciones más precisas a los pasajeros acerca del horario

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de llegada. Los sistemas de transporte público utilizan esa función para rastrear los servicios de ferrocarriles, autobuses y otros a fin de mejorar su funcionamiento puntual.

El GPS ofrece muchas nuevas posibilidades. Por ejemplo, los usuarios pueden encontrar de inmediato otros con los que compartir el coche en una zona cercana para ir al trabajo.

La utilización de tecnología GPS para localizar envíos y predecir el movimiento de la carga ha revolucionado el mundo de la logística con una aplicación conocida como "entrega en tiempo definido." Con la "entrega en tiempo definido," las compañías de transporte por carretera utilizan el GPS para garantizar que las entregas y recogidas se hagan en el tiempo prometido, independientemente de que se trate de distancias cortas o de distintos husos horarios. Cuando se recibe un encargo, un despachador oprime una función del ordenador y aparece en pantalla un listado de camiones con informaciones detalladas sobre la posición exacta de todos. Si un camión lleva retraso, o se desvía de su hoja de ruta marcada, se envía una señal de alarma directamente al despachador.

Muchos países utilizan el GPS en la inspección del estado de sus redes de carreteras y autopistas mediante la identificación de ciertas facilidades en ellas o en las proximidades, incluidas gasolineras, servicios y suministros de mantenimiento y de emergencias, y rampas de entrada y salida, los daños al sistema de viales, etc. Esa información sirve como insumo al proceso de recopilación de datos del GIS. Esa base de datos ayuda a las agencias transportistas a

reducir los gastos de mantenimiento y servicio y también aumenta la seguridad de los conductores que usan esas vías.

Se está investigando la forma de alertar a los conductores de posibles situaciones críticas, tales como violaciones del tránsito o accidentes. También se está investigando la posibilidad de proveer un cierto grado de control mínimo sobre vehículo cuando hay indicios claros de que se debe intervenir, como desplegar con anticipación la bolsa de aire. La información sobre el posicionamiento que proporciona el GPS es parte integrante de esa investigación.

El GPS es un elemento esencial en el futuro de los sistemas inteligentes de transporte (ITS). Los ITS abarcan una amplia gama de tecnologías electrónicas y de información basadas en las comunicaciones. Se están llevando a cabo investigaciones en la esfera de los sistemas avanzados de asistencia a los conductores, que incluyen sistemas para evitar choques causados por salidas de la carretera o cambios de senda. Esos sistemas deben poder estimar la posición de un vehículo en relación con la senda y el borde de la carretera con una precisión de 10 centímetros.

Gracias a la modernización continua del GPS, cabe esperar mejoras en los sistemas de prevención de colisiones, llamadas en casos de necesidad y notificación de la posición, mapas electrónicos y orientaciones en el vehículo con instrucciones audibles.

4.1.2. AVIACION

Los aviadores de todo el mundo utilizan el GPS para elevar la seguridad y la eficiencia de sus vuelos. Con su precisión, continuidad y cobertura global, el GPS ofrece servicios de navegación por satélite sin obstáculos que satisfacen muchos de los requisitos de los usuarios de la aviación. El posicionamiento y la navegación hacen posible la determinación tridimensional de la posición para

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todas las fases del vuelo, desde el despegue, el vuelo en ruta y el aterrizaje, hasta el movimiento sobre la superficie del aeropuerto.

La tendencia hacia el concepto de la navegación en la región entraña un mayor papel para el GPS. La navegación regional permite a la aeronave volar rutas de mayor demanda, entre puntos perfectamente definidos e independientes de cualquier infraestructura de tierra. Se han expandido los procedimientos para el uso de los servicios del GPS y sus ampliaciones en todas las fases del vuelo. Así ha sido, sobre todo en regiones que carecen de equipos adecuados de asistencia o

vigilancia de la navegación basados en tierra.

Rutas aéreas nuevas, más eficientes y en continua expansión, resultado del GPS, continúan extendiéndose. Se han logrado grandes ahorros en tiempo y dinero. En muchos casos, aeronaves que sobrevolaban zonas de datos escasos, como los océanos, han sido capaces de reducir la separación entre ellas sin afectar su seguridad, lo que ha permitido a más aeronaves compartir las rutas más favorables y eficientes, con el consiguiente ahorro de tiempo y combustible, y la elevación de los ingresos por concepto de carga.

Se están introduciendo mejoras en la aproximación a los aeropuertos, incluso en lugares remotos donde los servicios tradicionales de ayuda terrestres no existen, todo lo cual incrementa de manera significativa la seguridad y los beneficios de las operaciones. En algunas regiones del mundo las señales de los satélites son ampliadas, o mejoradas, para aplicaciones aeronáuticas especiales tales como aterrizajes en condiciones de poca visibilidad. En esos casos, pueden realizarse operaciones de aun mayor precisión.

Una buena noticia para la comunidad aeronáutica es que el GPS se está mejorando y modernizando constantemente. El principal componente de la modernización que está teniendo lugar en la parte civil es la adición de dos nuevas señales para ampliar el servicio civil actual. La primera de ellas es para uso general en aplicaciones donde la vida humana no corre peligro. La segunda señal estará protegida internacionalmente para uso de la navegación aérea. Con esa nueva señal para la seguridad de la vida humana se robustece aún más el GPS para muchas aplicaciones aeronáuticas.

Esta segunda señal para la seguridad de la vida humana proporcionará beneficios importantes más allá de las actuales posibilidades que proporciona el GPS. Disponer de esa señal aumenta las posibilidades de las aproximaciones por instrumentos en todo el mundo ya que permite el empleo de aviónica de frecuencia doble. Eso quiere decir que los errores que ocurren en las señales debido a perturbaciones en la ionosfera pueden reducirse significativamente mediante el empleo de dos señales simultáneas. Así se fortalecerá más el sistema general, para que

incluya precisión, disponibilidad e integridad, y hará posible una maniobra de aproximación muy precisa con poca o ninguna inversión en infraestructura de tierra.

La confianza depositada en el GPS y sus ampliaciones, como actuales y futuros cimientos de los sistemas de gestión del tráfico aéreo, son una parte importante en la mayoría de los planes nacionales. Las autoridades competentes que están impulsando el GPS han observado y

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documentado reducciones significativas en el tiempo de vuelo, el volumen de trabajo y los costos de operación, tanto para el usuario del espacio aéreo como para el proveedor del servicio. El GPS es, además, componente esencial de muchos otros sistemas aeronáuticos, como el Sistema de Alerta de Proximidad de Tierra (EGPWS, por sus siglas en inglés), que ha demostrado su valor en la reducción del riesgo de Vuelo Controlado en el Terreno, una de las principales causas de muchos accidentes aéreos.

4.1.3. MEDIO AMBIENTE

Para crear un equilibrio entre la preservación del medio ambiente y la satisfacción de las necesidades humanas, es menester contribuir con información actualizada a la formulación de decisiones. El acopio de información precisa y oportuna es uno de los mayores desafíos que enfrentan los gobiernos y las organizaciones privadas responsables de formular esas decisiones. El Sistema de Posicionamiento Global contribuye a satisfacer esa necesidad.

Los sistemas de acopio de datos proporcionan a los que formulan decisiones información descriptiva y datos de posicionamiento exacto acerca de personas, animal y cosas distribuidos en muchos kilómetros a la redonda. La vinculación de la información de posicionamiento con otros tipos de datos nos permite analizar muchos problemas ambientales desde un nuevo ángulo. Los datos de posicionamiento obtenidos con el GPS de una situación particular pueden incorporarse a programas de información geográfica, GIS, lo que permite el análisis simultáneo de aspectos espaciales y otros tipos de información a fin de lograr una comprensión más cabal de cualquier situación que la que se obtendría por medios convencionales.

Con ayuda de la tecnología del GPS, se pueden llevar a cabo estudio aéreos de las zonas más impenetrables para evaluar su flora y fauna, topografía e infraestructura humana. Si se identifican imágenes con las coordenadas del GPS, resulta posible evaluar los esfuerzos de conservación y contribuir a la planificación de estrategias.

Algunas naciones recopilan y utilizan esta información cartográfica para gestionar sus programas normativos, tales como el control del canon de las operaciones mineras, la determinación de líneas fronterizas y la gestión de la extracción de la madera de sus bosques.

La tecnología GPS apoya los esfuerzos por comprender y pronosticar cambios en el medio ambiente. Al integrar las mediciones del GPS con métodos de medición de operación empleados por los meteorólogos, se puede determinar el contenido de humedad de la atmósfera y elaborar pronósticos del tiempo más exactos. Además, la proliferación de puntos de rastreo de las mareas con GPS, unida a mejores estimaciones del componente vertical de la posición de dichos puntos sobre la base de las mediciones del GPS, ofrece una oportunidad singular para la observación directa de los efectos de las mareas.

Receptores del GPS instalados en boyas pueden seguir el movimiento y expansión de los derrames de petróleo. Los helicópteros dotados del GPS pueden determinar el

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perímetro de los incendios forestales para que pueda hacerse uso eficiente de los recursos contra incendios.

Las costumbres migratorias de especies en peligro de extinción, como los gorilas de montaña de Ruanda, se rastrean con el GPS y se reflejan en mapas a fin de contribuir a la conservación y propagación de esas mermadas poblaciones.

En zonas propensas a terremotos, como el Cinturón de Fuego del Pacífico, el GPS está desempeñando un papel preeminente como ayuda a los científicos para predecir los terremotos. Utilizando la información precisa de posicionamiento proporcionada por el GPS, los científicos pueden estudiar cómo crecen lentamente las presiones a lo largo del tiempo para tratar de caracterizar y, quizás en un futuro, predecir los terremotos.

Otro de los beneficios del empleo del GPS es la oportunidad con la que se pueden generar productos informativos esenciales. Dado que los datos del GPS están en formato digital, y se puede tener acceso a ellos en todo momento y en cualquier parte del mundo, resulta posible captarlos y analizarlos con gran celeridad. Por lo tanto, es posible completar el análisis en cuestión de horas o días, en lugar de al cabo de semanas o meses, con lo que se garantiza que el producto final sea más pertinente. Habida cuenta del ritmo de

los cambios contemporáneos, ese ahorro de tiempo puede ser crítico.

La modernización de la tecnología del GPS aumentará el apoyo a los estudios y el manejo del medio ambiente. Los Estados Unidos están comprometidos con la introducción de dos señales civiles más que dotará a las aplicaciones ecológicas y de conservación ambiental de mayor precisión, disponibilidad y fiabilidad. La ecología de las selvas tropicales, por ejemplo, se beneficiará de la mayor disponibilidad del GPS en zonas de denso follaje y la reducción de los errores espaciales al reflejar en mapas la vegetación de pequeña talla.

4.1.4. AGRICULTURA

La combinación del GPS con los sistemas de información geográfica, GIS, ha hecho posible el desarrollo y aplicación de la ‘agricultura de precisión’ o de localización específica. Esas tecnologías permiten acoplar datos obtenidos en tiempo real con información sobre posicionamiento, lo que conduce al análisis y el manejo eficientes de gran cantidad de datos geoespaciales. Las aplicaciones en la agricultura de precisión basadas en el GPS se están usando, además, en la planificación de cultivos, el levantamiento de mapas topográficos, muestreo de los suelos, orientación de tractores, exploración de cultivos, aplicaciones de tasa variable y mapas de rendimiento. Además, el GPS permite a los agricultores trabajar en condiciones de baja visibilidad en los campos, por ejemplo con lluvia, polvo, niebla o penumbra.

En el pasado, era difícil para los agricultores poder correlacionar las técnicas de producción y el rendimiento con el tipo de terreno, impidiéndoles desarrollar estrategias más eficaces para el tratamiento de los suelos y las plantas. En la actualidad, con la 'agricultura de precisión' es posible aplicar plaguicidas, herbicidas y fertilizantes con mayor precisión y controlar mejor la dispersión de las sustancias químicas. Todo ello redunda en reducciones en los gastos, mayor rendimiento y actividades agrícolas de menor impacto medioambiental.

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La agricultura de precisión está cambiando la manera en la que los agricultores y las grandes empresas agrícolas perciben la tierra de la que sacan sus beneficios. La agricultura de precisión tiene que ver con el acopio de datos geoespaciales oportunos sobre los requerimientos de los suelos, las plantas y los animales y la prescripción y aplicación de tratamientos localizados específicamente para elevar la producción y proteger el medio ambiente.

Antes, los cultivadores trataban todos sus campos de igual modo; ahora se han percatado de los beneficios que obtienen con la microgestión de los campos. La agricultura de precisión va ganando en popularidad, debido en gran medida a la introducción en la comunidad agrícola de herramientas de alta tecnología más precisas, rentables y fáciles de manejar. La mayoría de las innovaciones se apoyan en la integración de ordenadores de a bordo, sensores para la recolección de datos y sistemas de referencia GPS para determinar la hora y la posición precisas.

Existe la creencia de que los beneficios de la agricultura de precisión pueden obtenerse sólo en grandes plantaciones con grandes inversiones de capital y experiencia en tecnologías de la información. Nada más lejos de la realidad ya que existen técnicas y métodos económicos y fáciles de aplicar que pueden desarrollarse para uso generalizado de todos los agricultores. Con el uso del GPS, los sistemas de información geográfica (GIS) y otros sistemas de teledetección, es posible recopilar la información necesaria para mejorar el uso de la tierra y el agua. Los agricultores pueden lograr otros beneficios combinando un mejor uso de fertilizantes y otros correctivos para los suelos, determinando el umbral económico para el tratamiento de plagas y malezas y protegiendo, al propio tiempo, los recursos naturales para uso futuro.

Los fabricantes de equipos GPS han desarrollado varias herramientas para ayudar tanto a los agricultores individuales como a las empresas agrícolas a ser más productivos y eficientes en sus actividades de agricultura de precisión. Actualmente, muchos agricultores utilizan productos derivados del GPS para mejorar sus operaciones agrícolas. Los receptores del GPS recopilan información de posicionamiento a fin de hacer levantamientos de los linderos de las parcelas, viales,

sistemas de riego y zonas dentro de los cultivos afectadas por problemas como malezas o enfermedades. La exactitud del GPS permite a los agricultores el levantamiento de mapas de sus campos con medidas precisas de las parcelas, localización de carreteras y distancias entre puntos de interés. El GPS permite a los agricultores dirigirse, año tras año con precisión, a lugares determinados de sus campos, ya sea para recoger muestras del suelo o vigilar la situación del cultivo.

Los especialistas en cultivos utilizan aparatos resistentes para la recolección de datos con GPS a fin de determinar el posicionamiento exacto de infestaciones de plagas, insectos y malezas. Las zonas del cultivo con problemas de plagas pueden identificarse con precisión y reflejarse en mapas para futuras decisiones de manejo y recomendaciones sobre insumos. Esos datos también pueden utilizarlos las avionetas de fumigación para rociar los campos con gran precisión y sin necesidad de “señalizadores” humanos en tierra para orientarlas. Las avionetas de fumigación dotadas del GPS puedan hacer pases exactos sobre los campos aplicando los productos químicos solamente donde son necesarios y evitando al máximo la dispersión de las sustancias químicas, con lo que se reduce la

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cantidad de los productos utilizados y se beneficia el medio ambiente. Además, con la ayuda del GPS, los pilotos puedan proporcionar a los agricultores mapas precisos.

Los agricultores y los proveedores de servicios agrícolas pueden esperar aun más mejoras derivadas de la continua modernización del GPS. Además de los servicios civiles que proporciona actualmente el GPS, los Estados Unidos están comprometidos con la introducción de una segunda y una tercera señal civil en los satélites del GPS. El primer satélite con la segunda señal civil ya se lanzó en 2005. Las nuevas señales mejorarán la calidad y eficiencia de las operaciones agrícolas futuras.

4.1.5. CARTOGRAFIA Y GEODESIA

Los topógrafos y cartógrafos figuran entre los primeros en aprovechar el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), ya que hizo aumentar considerablemente la productividad y produjo datos más precisos y fiables. Hoy en día, el GPS es parte vital de las actividades topográficas y cartográficas en todo el mundo.

Cuando lo utilizan profesionales cualificados, el GPS proporciona datos topográficos y cartográficos de la más alta precisión. La recopilación de datos basados en el GPS es mucho más rápida que las técnicas convencionales de topografía y cartografía, ya que reduce la cantidad de equipos y la mano de obra que se requiere. Un solo topógrafo puede ahora lograr en un día lo que antes le tomaba varias semanas a todo un equipo.

El GPS apoya con precisión la cartografía y la modelización del mundo físico - desde montañas y ríos, hasta calles, edificios, cables y tuberías de los servicios públicos y otros recursos. Las superficies medidas con el GPS se pueden visualizar en mapas y en sistemas de información geográfica (SIG) que almacenan, manipulan y visualizan los datos geográficos referenciados.

Los gobiernos, las organizaciones científicas y las operaciones comerciales de todo el mundo utilizan la tecnología del GPS y los SIG para facilitar la toma oportuna de decisiones y el uso racional de los recursos. Toda organización u organismo que requiera información precisa sobre la ubicación de sus activos puede beneficiarse de la eficiencia y la productividad que proporciona el GPS.

A diferencia de las técnicas convencionales, la topografía mediante el GPS no está sometida a restricciones como la línea de visibilidad directa entre las estaciones topográficas. Las estaciones se pueden desplazar a mayores distancias entre una y otra y pueden funcionar en cualquier lugar con buena vista del cielo, en vez de limitarse a cimas remotas, como se requería antes.

El GPS es especialmente útil en el levantamiento de costas y vías fluviales, donde hay pocos puntos de referencia en tierra. Los buques de levantamiento combinan las posiciones del GPS con los sondeos de profundidad con sonar para elaborar las cartas náuticas que indican a los navegantes los cambios de profundidad del agua y los peligros que yacen bajo el agua. Los constructores de puentes y plataformas petrolíferas también dependen del GPS para levantamientos hidrográficos precisos.

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Los agrimensores y cartógrafos pueden llevar los sistemas del GPS en una mochila o montarlos en vehículos para recopilar los datos con precisión y rapidez. Algunos de estos sistemas se comunican de forma inalámbrica con receptores de referencia para lograr mejoras sin precedentes en la productividad de forma continua, en tiempo real y con precisión centimétrica.

Para lograr el máximo nivel de precisión, la mayoría de los receptores de categoría topográfica utilizan dos frecuencias de radio GPS: L1 y L2. En la actualidad, no hay ninguna señal civil en pleno funcionamiento en la L2, de modo que estos receptores aprovechan una señal militar L2 usando técnicas "sin código."

El actual programa de modernización del GPS está añadiendo una señal civil especializada L2 con soporte de posicionamiento de alta precisión sin el uso de señales militares. El programa del GPS también está añadiendo una tercera señal civil en la frecuencia L5 que mejorará aún más el rendimiento. Después de 2020, el gobierno dejará de apoyar el acceso sin código a las señales militares del GPS.

4.1.6. RECREACION

El GPS ha eliminado muchos de los peligros asociados con las actividades recreativas más comunes proporcionando la capacidad de determinar la posición de forma precisa. Los receptores del GPS han ampliado el alcance y el disfrute de las activas al aire libre, simplificado muchos de los problemas tradicionales, como poder mantenerse en el sendero adecuado o regresar al lugar donde la pesca es mejor.

Las actividades al aire libre encierran muchos peligros intrínsecos, de los cuales perderse en territorio desconocido y peligroso es el de mayor riesgo. Senderistas, ciclistas y todo tipo de amantes de aventuras al aire libre dependen cada vez más del GPS, que va desplazando los tradicionales mapas impresos, la brújula y puntos de referencia. Los mapas a menudo son obsoletos y las brújulas y los puntos de referencia pueden no dar la información que se necesita para evitar adentrarse en zonas desconocidas. Además, la oscuridad y el mal tiempo también pueden contribuir a desorientar al excursionista.

La tecnología del GPS, unida a los mapas electrónicos, ha ayudado a superar muchas de las barreras tradicionales asociadas con la exploración ilimitada. Los receptores portátiles del GPS permiten al usuario recorrer senderos con la seguridad de saber con precisión dónde se encuentra en todo momento, al igual que saber cómo regresar a su punto de partida. Uno de los beneficios es la posibilidad de almacenar y regresar a puntos intermedios. Igualmente,

pescadores utilizan el GPS como medio de saber siempre dónde están, hacia dónde se dirigen, la derrota, velocidad, distancia a recorrer y tiempo que resta hasta su destino, así como contar con funciones cartográficas y lo que es más importante, cómo regresar al lugar exacto donde abunda la pesca.

Otra ventaja de los nuevos receptores del GPS es la capacidad de intercambiar datos con un ordenador. Los entusiastas del aire libre pueden cargar en su ordenador coordenadas exactas para una determinada aventura y, además, ¡compartirlas! Ejemplo de ello puede verse en una página de

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Internet en Malasia dedicada al GPS para los entusiastas del ciclismo de montaña. Los ciclistas describen allí puntos geográficos determinados en sus rutas favoritas para que otros ciclistas también puedan disfrutarlos.

Los jugadores de golf utilizan el GPS para medir las distancias precisas dentro del campo y mejorar su juego. Otros usos incluyen el esquí, la aviación y la navegación recreativas.

La tecnología del GPS ha creado toda una nueva gama de deportes y actividades al aire libre. Ejemplo de ello es el “geoescondite”, que combina un agradable día al aire libre con búsqueda de un 'tesoro'. Otro deporte es la “geocarrera”, que

consiste en una carrera a campo travieso sin una ruta marcada previamente hasta alcanzar un punto específico determinado por el GPS.

Los esfuerzos de modernización del GPS, designados para realzar aplicaciones más importantes que la recreación han aportado beneficios directos e indirectos al usuario. Varios sistemas de ampliación del GPS que fueron desarrollados en varios países para el comercio y el transporte también están siendo usados ampliamente por los que disfrutan de actividades al aire libre para fines recreativos. Los planes de modernización del GPS serán aun más fiables y disponibles para todos los usuarios, por ejemplo en un bosque más denso, que es justamente donde muchos aventureros más necesitan esa ayuda.

4.1.7. ESPACIO

El GPS está revolucionando y revitalizando la forma como las naciones operan en el espacio, desde los sistemas de orientación para vehículos tripulados pasando por la gestión, seguimiento y control de constelaciones de satélites de comunicaciones, hasta la observación de la Tierra desde el espacio. Entre los beneficios derivados del uso del GPS se incluyen:

Soluciones para la navegación: El GPS proporciona determinaciones orbitales de gran precisión, y mínimo personal de control en tierra, con unidades del GPS con calificación espacial.

Soluciones a la orientación: El GPS sustituye sensores de orientación a bordo con antenas múltiples GPS de bajo costo y algoritmos especializados.

Soluciones cronométricas: El GPS sustituye los relojes atómicos de alto costo para naves con receptores de bajo costo GPS de sincronización precisa.

Control de constelaciones: un solo punto de contacto con el control para mantener en órbita numerosos vehículos espaciales, como satélites de telecomunicaciones.

Vuelo en formación: El GPS posibilita realizar formaciones satelitales precisas con intervención mínima del personal de tierra.

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Plataformas virtuales: El GPS ofrece servicios de “mantenimiento” automático de las estaciones y de posiciones relativas para maniobras científicas avanzadas de rastreo, como la interferometría.

Seguimiento o rastreo del vehículo lanzado: El GPS sustituye o aumenta los radares de rastreo con unidades GPS de alta precisión y bajo costo para seguridad de alcance y terminación del vuelo autónomo.

4.1.8. NAVEGACIÓN MARITIMA

El GPS ha transformado la forma en que el mundo funciona. El mejor ejemplo de ello son las operaciones marítimas, incluidas las de búsqueda y rescate. El GPS proporciona el método más rápido y preciso para que los marineros puedan navegar, medir su velocidad y determinar su posición en todo el mundo con mayor seguridad y eficiencia.

En la navegación marítima es importante que el capitán sepa su posición tanto en alta mar como en los puertos y vías de agua de denso tráfico. En alta mar, la posición exacta, la velocidad y la derrota son necesarias para asegurar que la nave llegue a su destino sin dilaciones y de la manera más económica y segura posible. La necesidad de contar con datos de posicionamiento exactos es aun más crítica en las llegadas o salidas del puerto, ya que el tráfico de naves y otros posibles peligros hacen más difícil la maniobrabilidad y, por ende, el riesgo de accidentes aumenta.

Marineros y oceanógrafos están empleando con más frecuencia información obtenida con el GPS para la topografía submarina, la colocación de boyas y la localización de peligros para la navegación y su señalamiento en cartas náuticas. Las flotas de pesca comercial utilizan el GPS para llegar a los mejores bancos de pesca, seguir los movimientos migratorios de los peces y para garantizar el cumplimiento de los reglamentos.

La mejora al GPS básico, conocida como GPS Diferencial o DGPS, proporciona mayor precisión y seguridad de las operaciones marítimas en su zona de cobertura. Muchas naciones ya utilizan el DGPS para las operaciones de instalación de boyas, barrido y dragado, con lo que mejora la navegación en los puertos.

Los gobiernos y las organizaciones industriales del mundo están trabajando conjuntamente para desarrollar reglamentos de desempeño para los sistemas electrónicos de cartas náuticas e información marítima que dependen del GPS o del DGPS para su posicionamiento. Esos sistemas están revolucionando la navegación marítima y llevarán a la eliminación de las cartas náuticas impresas tradicionales. Con el DGPS, el posicionamiento y la información obtenida por radar se pueden integrar y reflejar en una carta electrónica, formando la base del 'Sistema Integrado de Puente' que se está instalando en muchas naves comerciales de todo tipo.

El GPS desempeña un papel cada vez más importante en la gestión de las instalaciones portuarias. La tecnología GPS, unida a programas de sistemas de información geográfica, GIS, es clave para la gestión y operación eficientes de la ubicación automática de contenedores dentro de los puertos más importantes. El GPS permite seguir los contenedores desde su

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entrada en el puerto hasta su salida, lo que facilita la automatización del proceso de recogida, transferencia y colocación de los contenedores. Pese a que millones de contenedores se mueven cada año por las terminales portuarias, el GPS ha reducido drásticamente el número de extravíos y equivocaciones, con la consiguiente disminución en los costos de operación.

La información del GPS está insertada en un sistema conocido como AIS o Sistema Automático de Identificación para su transmisión. EL AIS, patrocinado por la Organización Marítima Internacional, se emplea en el control del tráfico de buques en las rutas marítimas más transitadas. Ese servicio no sólo es vital para la navegación sino que también se utiliza cada vez más para reforzar la seguridad de puertos y canales navegables al proporcionar a los gobiernos mayor información sobre la ubicación de buques comerciales y su carga.

AIS utiliza un transpondedor que opera en las frecuencias marítimas de VHF y permite comunicaciones de barco a barco, y de barco a tierra, y transmite información relativa a la identificación del barco, localización geográfica, tipo de buque e información sobre su carga, todo ello de forma totalmente automática y en tiempo real. Como la posición GPS del barco está insertada en esas transmisiones, toda la información acerca de su movimiento y cargamento puede pasarse automáticamente a cartas electrónicas, con lo que se eleva de forma significativa la seguridad e integridad de los buques que cuentan con ese sistema.

Finalmente, al modernizarse el GPS los marineros pueden esperar un futuro con aun mejores servicios. Además de los servicios civiles que proporciona en la actualidad el GPS, los Estados Unidos están comprometidos con la introducción de dos señales civiles adicionales. Acceso a las nuevas señales significará mayor exactitud, disponibilidad y fiabilidad del GPS para todos los usuarios.

4.1.9. CRONOMETRIA

Además de la longitud, latitud y altitud, el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) proporciona una cuarta dimensión esencial: la cronometría. Cada satélite de la constelación GPS contiene múltiples relojes atómicos que contribuyen con datos horarios muy precisos a las señales del GPS. Los receptores del GPS descodifican esas señales y sincronizan eficazmente cada receptor con los relojes atómicos. Ello posibilita a los usuarios determinar la hora con una aproximación de hasta cien mil millonésimas de segundo sin necesidad de adquirir los costosos relojes atómicos y operarlos.

La hora sincronizada con precisión es crucial para toda una serie de actividades económicas alrededor del mundo. Los sistemas de comunicación, redes de distribución eléctrica y redes financieras dependen de la hora precisa para sincronizarse y operar con eficiencia. El uso gratuito de la cronometría del GPS ha redundado en ahorros importantes y avances significativos para las compañías que dependen de horas exactas y ha conducido a importantes avances en

términos de capacidad.

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Por ejemplo, las redes de teléfonos inalámbricos y de transmisión de datos utilizan el GPS para mantener todas sus estaciones de base en perfecta sincronización. Ello permite a los teléfonos móviles compartir el limitado espectro radioeléctrico con mayor eficiencia. De igual modo, los servicios de transmisión radial digitales utilizan la hora del GPS para garantizar que todas las informaciones lleguen a los receptores sin fragmentaciones. Así, los radioescuchas pueden sintonizar entre estaciones con un mínimo de demora.

Las empresas de todo el mundo utilizan la hora sincronizada por el GPS para sellar con el momento exacto todas las transacciones comerciales, lo que es una vía congruente y precisa de mantener los registros y garantizar su rastreabilidad.

Los principales bancos de inversión utilizan el GPS para sincronizar su red de ordenadores en todo el mundo. Negocios grandes y pequeños están recurriendo a sistemas automatizados capaces de rastrear, actualizar y gestionar transacciones múltiples realizadas por una red mundial de clientes, que necesitan información exacta de la hora que es posible obtener con el GPS.

La Administración Federal de Aviación (FAA) de los Estados Unidos, utiliza el GPS para sincronizar la información sobre condiciones atmosféricas peligrosas obtenida a través de sus 45 radares meteorológicos Doppler de terminal (TDWR) situados a lo largo y ancho de los Estados Unidos.

Otra aplicación que requiere sincronización precisa de la hora es la instrumental. Las redes de instrumentos diseminadas que deben trabajar juntas para medir con precisión un suceso común requieren fuentes cronométricas que garanticen precisión en diversos puntos. La cronometría del GPS es la idónea para cualquier aplicación que requiera sincronismo preciso de dispositivos dispersos por extensas zonas geográficas. Por ejemplo, la integración de la cronometría del GPS en redes de vigilancia sísmica permite a los investigadores localizar rápidamente los epicentros de terremotos u otros sucesos sísmicos.

Las compañías de electricidad y servicios públicos experimentan necesidades apremiantes de cronometría y frecuencia para poder llevar a cabo de manera eficiente la transmisión y distribución de la electricidad. Diversas interrupciones de envergadura en el fluido eléctrico han convencido a las compañías responsables de la necesidad de mejorar la sincronización en todas las redes. El análisis de esos fallos ha impulsado a la gran mayoría a instalar instrumentos de sincronización basados en el GPS en las plantas generadoras y las subestaciones. Al analizar el momento preciso en que una anomalía eléctrica se propaga por la red, los ingenieros pueden determinar el lugar exacto del fallo en la línea.

Algunos usuarios, como los laboratorios nacionales, necesitan una sincronización horaria aun a más alto nivel de precisión que el que proporciona el GPS. Esos usuarios emplean el GPS normalmente no para sincronización directa sino para comunicar la hora con alta precisión a largas distancias. Al recibir la misma señal del GPS simultáneamente en dos lugares alejados y comparar los resultados, se puede comunicar la hora del reloj atómico en un lugar al otro lugar. Los laboratorios de todo el mundo empelan esa técnica de “vista común” para comparar sus escalas horarias y establecer una Hora Universal Coordinada (UTC). Emplean esa misma técnica para divulgar sus escalas de tiempo a sus propios países.

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De día en día surgen nuevas aplicaciones de tecnologías cronométricas del GPS relativas a la medición del tiempo. Por ejemplo, los estudios cinematográficos de Hollywood están introduciendo el GPS en el rodaje de las películas, lo que posibilita un control sin precedentes del audio y el vídeo de cada toma, así como la sincronización perfecta entre las tomas de múltiples cámaras desde ángulos diferentes. Se puede decir que a semejanza del tiempo que mide, las aplicaciones del GPS son ilimitadas.

Más beneficios esperan a los usuarios del GPS a medida que avanza su modernización. La adición de la segunda y tercera señales civiles al GPS incrementará la precisión y fiabilidad cronométrica del sistema sin olvidar que su uso seguirá siendo totalmente gratuito e irrestricto para todo el mundo.

4.1.10. VIAS FERREAS

Los sistemas ferroviarios en todo el mundo utilizan el GPS para seguir el desplazamiento de locomotoras, vagones de ferrocarril, vehículos de mantenimiento y equipo periférico en tiempo real. El GPS, al combinarse con otros sensores, computadoras y sistemas de comunicaciones, mejora la seguridad, la protección y la eficacia operativa ferroviarias. La tecnología ayuda a reducir accidentes, demoras y costos de funcionamiento, al tiempo que hace aumentar la capacidad de la vía férrea, la satisfacción de los usuarios y la rentabilidad.

Los ferrocarriles modernos en varios países están adoptando sistemas de Control Positivo de Trenes (PTC, por sus siglas en inglés) para evitar choques, descarrilamientos, incursiones en la zona de trabajo y paso por desvíos en posición incorrecta. El PTC es una combinación de información de localización en tiempo real con sistemas de mando y control altamente desarrollados para el seguimiento y control de la circulación de trenes.

Con un sistema de PTC se puede automáticamente variar la velocidad de los trenes, desviar el tráfico y dirigir, sin peligro, a los equipos de mantenimiento cuando entran a las vías férreas o salen de ellas. Además de mejorar la seguridad, el PTC aumenta la capacidad vial al mantener un plan de operaciones que se actualiza constantemente y optimiza el uso y el flujo ferroviarios.

Los Estados Unidos han ordenado el uso de PTC para el año 2015. Los sistemas de PTC de los EE.UU. pueden usar el Sistema Nacional de Posicionamiento Global Diferencial, que es una forma mejorada de GPS de suficiente precisión para saber si un tren ha cambiado de vía después de pasar por un desvío.

El PTC todavía no es universal, pero muchos sistemas ferroviarios que no lo tienen también se benefician de la tecnología del GPS; da información más precisa a los despachadores y los pasajeros sobre la llegada de los trenes y permite automatizar las operaciones cartográficas y geodésicas viales. El GPS también permite automatizar los sistemas de inspección viales, los cuales funcionan mucho más rápido y detectan más defectos que los equipos humanos, ahorrando tiempo y dinero a la vez que mejoran la seguridad.

El GPS también sincroniza el calendario de los sistemas de comunicación ferroviarios, incluso la transmisión de datos de PTC, la comunicación por voz entre maquinistas y despachadores, y las comunicaciones intermodales entre trenes, estaciones de tren, puertos y aeropuertos.

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Mirando hacia el futuro, los investigadores están explorando las formas de integrar el GPS a los sistemas de comunicación entre vehículos que puedan advertir a los trenes y los coches sobre posibles choques en los cruces de ferrocarril.

4.1.11. SEGURIDAD PUBLICA Y SOCORRO EN CASO DE DESASTRES

El tiempo de respuesta es componente esencial para el éxito de toda operación de rescate. El conocimiento de la ubicación precisa de puntos de referencia, calles, edificios, servicios de emergencia y de los centros de socorro en casos de desastre reduce ese tiempo y ayuda a salvar vidas humanas. Esa información es vital para que los equipos de salvamento y seguridad pública puedan proteger vidas humanas y reducir las pérdidas materiales. El GPS es una tecnología que contribuye a enfrentar esas necesidades.

El GPS ha desempeñado un papel importantísimo en las misiones de socorro en casos de desastres mundiales como el tsunami que sacudió la región del Océano Índico en el 2004, los huracanes Katrina y Rita que asolaron el Golfo de México en el 2005 y el terremoto en Pakistán y la India de ese mismo año. Los equipos de búsqueda y rescate utilizaron el GPS, la información geográfica proporcionada por los sistemas de información geográfica GIS, y la tecnología de teledetección para elaborar mapas de las zonas de desastre y ayudar tanto en las operaciones de rescate como en la cuantificación de los daños.

Otra esfera importante del socorro en casos de desastre es el manejo de incendios forestales. Para contener y controlar fuegos en los bosques, un aeroplano combina el GPS con equipos de barrido infrarrojo para identificar los límites del incendio y los puntos mas calientes. En pocos minutos los mapas resultantes son transmitidos a un ordenador de terreno portátil situado en el campamento de los bomberos. Con esa información, los bomberos tienen más probabilidades de sofocar los incendios.

En zonas propensas a terremotos, como el Cinturón de Fuego del Pacífico, el GPS está desempeñando un papel preeminente como ayuda a los científicos para predecir los terremotos. Utilizando la información precisa de posicionamiento proporcionada por el GPS, los científicos pueden estudiar cómo crecen lentamente las presiones a lo largo del tiempo para tratar de caracterizar y, quizás en un futuro, predecir los terremotos.

Los meteorólogos responsables del seguimiento de las tormentas y la predicción de inundaciones también dependen del GPS ya que pueden estimar el contenido de vapor de agua en la atmósfera analizando las transmisiones del GPS.

El GPS se ha convertido en parte integrante de los sistemas de respuesta a emergencias, ya sea ayudando a los conductores averiados, o extraviados, o guiando a los vehículos de emergencia.

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El GPS, como norma de la industria de posicionamiento de vehículos de emergencia, u otras flotillas de vehículos especializadas, ha proporcionado a los gerentes un salto cuántico en la operación eficiente de sus equipos de respuesta a emergencias. La posibilidad de identificar y ver la ubicación de vehículos y embarcaciones de la policía, cuerpo de bomberos y de rescate, y también de particulares, así como su posición en la red de sistemas de transporte en

una zona geográfica determinada ha dado como resultado toda una nueva concepción del trabajo. En resumen, la información sobre la posición proporcionada por el GPS añadida a la automatización, reduce la demora en el despacho de los servicios de emergencia.

La incorporación del GPS a los teléfonos móviles dota a los usuarios normales de la capacidad de determinar su posición en caso de una emergencia. La instalación del GPS en coches privados representa un nuevo salto en el desarrollo de una red de seguridad. Por ejemplo, hoy en día muchos vehículos de superficie o marítimos están equipados con detectores autónomos de choque y GPS. Esa información unida a sistemas automáticos de comunicación permite el envío una llamada de socorro aun cuando los ocupantes no puedan realizarla.

La modernización del GPS mejorará los servicios de socorro en caso de desastre y seguridad pública. La adición de nuevas señales civiles incrementarán la precisión y fiabilidad del GPS en todo el mundo. En resumen, la modernización del GPS se traduce en más vidas salvadas y la recuperación más rápida para las víctimas de tragedias mundiales.

1.1.OTROS SISTEMAS

1.1.1. GLONASS – RUSO

GLONASS (acrónimo en ruso: ГЛОНАСС, ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система tr.:

Global'naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema) es unSistema Global de Navegación por

Satélite (GNSS) desarrollado por la Unión Soviética, siendo hoy administrado por la Federación

Rusa y que representa la contraparte del GPS estadounidense y del futuro Galileo europeo.

Consta de una constelación de 31 satélites (24 en activo, 3 satélites de repuesto, 2 en

mantenimiento, uno en servicio y uno en pruebas) situados en tres planos orbitales con 8 satélites

cada uno y siguiendo una órbita inclinada de 64,8° con un radio de 25.510 km. La constelación de

GLONASS se mueve en órbita alrededor de la Tierra con una altitud de 19.100 km (diecinueve mil

cien kilómetros) algo más bajo que el GPS (20.200 km) y tarda aproximadamente 11 horas y 15

minutos en completar una órbita.

El sistema está a cargo del Ministerio de Defensa de la Federación Rusa y los satélites se han lanzado

desde Baikonur, en Kazajistán.

1.1.2. EGNOS Y GALILEO – EUROPA

El sistema EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) es un Sistema de Aumentación

Basado en Satélites desarrollado por la Agencia Espacial Europea (ESA), la Comisión Europea (institución

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http://es.wikipedia.org/wiki/Agencia_Espacial_Europea

http://es.wikipedia.org/wiki/SBAS


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http://es.wikipedia.org/wiki/Baikonur

http://es.wikipedia.org/wiki/Federaci%C3%B3n_Rusa

http://es.wikipedia.org/wiki/Grado_sexagesimal

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93rbita

http://es.wikipedia.org/wiki/Sat%C3%A9lite_artificial

http://es.wikipedia.org/wiki/Constelaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_posicionamiento_de_la_Uni%C3%B3n_Europea_Galileo

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_posicionamiento_global



http://es.wikipedia.org/wiki/Uni%C3%B3n_Sovi%C3%A9tica

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Global_de_Navegaci%C3%B3n_por_Sat%C3%A9lite


http://es.wikipedia.org/wiki/Transliteraci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_ruso

http://es.wikipedia.org/wiki/Acr%C3%B3nimo


de la Unión Europea) y Eurocontrol. Está ideado como un complemento para las

redes GPS y GLONASS para proporcionar una mayor precisión y seguridad en las señales, permitiendo

una precisión inferior a dos metros.

Consiste en una red de tres satélites geoestacionarios y en una red de estaciones terrestres encargadas

de monitorizar los errores en las señales de GPS y actualizar los mensajes de corrección enviados por

EGNOS.

El sistema empezó a emitir de formal operacional (initial operation phase) en julio de 2005 mostrando

unas prestaciones excelentes en términos de precisión y disponibilidad. El inicio oficial de operaciones

fue anunciado por la Comisión Europea para el 1 de octubre de 2009.1 El sistema debería ser cualificado

para su uso en aplicaciones de seguridad (safety of life) en el año 2010 por la Agencia de supervisión

GNSS (GNSS Supervisory Agency).

El sistema EGNOS es completamente compatible con el sistema de Estados Unidos llamado WAAS,

operativo desde el año 2003. También existe otro igual en Japónllamado MSAS, que debería empezar a

operar en el año 2007, y la Agencia India del Espacio (ISRO) está actualmente desarrollando el

sistema GAGAN.

1.1.3. MSAS – JAPON

El sistema MSAS (Multi-functional Satellite Augmentation System) es un sistema de aumentación

basado en el satélite multifuncional MTSAT, este es un sistema de navegación por satélite, el cual

soporta DGPS, designado para mejorar la precisión de la señal del sistema GPS. Este sistema esta

operativo en asia, principalmente en Japón.

En paralelo con el sistema WAAS de Estados Unidos y el EGNOS de Europa, Japón ha desarrollado

este sistema basado en un satélite geoestacionario de transporte multifuncional (MTSAT), el cual

tiene también una función meteorológica (además de la aeronáutica). El MTSAT-1 fue lanzado en el

año 2000, y subsecuentes lanzamientos son programados cada cinco años.

Aunque el sistema de software del MSAS está basado en el WAAS presenta diferentes capacidades

que los sistemas WAAS y del EGNOS, porque incluiye dos modos de comunicación, voz y datos. Esta

capacidad de comunicación será usada para brindar Vigilancia Automática Dependiente (ADS).

Específicamente, MSAS está basado en el concepto FANS de la OACI, incluyendo GNSS para

navegación y Servicio Satelital Móvil Aeronáutico (AMSS) para dos modos voz/datos con ADS

1.1.4. GAGAN – INDIA

GAGAN (GPS Aided Geo Augmented Navigation) es un Sistema de Aumentación Basado en

Satélites (SBAS) desarrollado por la Agencia India de Investigación Espacial (ISRO) y está ideado

como un complemento para la red GPS para proporcionar una mayor precisión y seguridad en las

señales de posicionamiento y navegación por satélite.

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http://es.wikipedia.org/wiki/Agencia_India_de_Investigaci%C3%B3n_Espacial



http://es.wikipedia.org/wiki/GNSS

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http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Agencia_India_del_Espacio&action=edit&redlink=1


http://es.wikipedia.org/wiki/MSAS




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http://es.wikipedia.org/wiki/Comisi%C3%B3n_Europea


http://es.wikipedia.org/wiki/Geoestacionario


http://es.wikipedia.org/wiki/GLONASS

http://es.wikipedia.org/wiki/GPS

http://es.wikipedia.org/wiki/Eurocontrol

http://es.wikipedia.org/wiki/Uni%C3%B3n_Europea


El fin es el de satisfacer los requisitos de precisión y seguridad en la navegación por satélite de

las compañías aéreas y los proveedores de servicios de tráfico aéreo (ATS) en el espacio aéreo de

la India, incluyendo el espacio del océano índico, así como amplias partes de la Región Asia/Pacífico.

GAGAN se ha diseñado para satisfacer los SARPS de la Organización de Aviación Civil

Internacional (OACI) y que permita relacionarse con WAAS, EGNOS y MSAS.

OTROS

SBAS, abreviatura inglesa de Satellite Based Augmentation System (Sistema de Aumentación Basado en Satélites), es un sistema de corrección de las señales que los Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS) transmiten al receptor GPS del usuario. Los sistemas SBAS mejoran el posicionamiento horizontal y vertical del receptor y dan información sobre la calidad de las señales. Aunque inicialmente fue desarrollado para dar una precisión mayor a la navegación aérea, cada vez se está generalizando más su uso en otro tipo de actividades que requieren de un uso sensible de la señal GPS

WAAS (Wide Area Augmentation System) es un Sistema de Aumentación Basado en Satélites desarrollado por Estados Unidos. Está ideado como un complemento para la red GPS para proporcionar una mayor precisión y seguridad en las señales, permitiendo una precisión en la posición menor de dos metros.

El Centro Europeo de Servicios GNSS (GSC) es una parte integral de la infraestructura Europea de GNSS que proporciona la interfaz única entre el sistema Galileo y los usuarios del Servicio Abierto (OS) y delServicio Comercial (CS) de Galileo.

GBAS, abreviatura inglesa de Ground Based Augmentation System (Sistema de Aumentación Basado en

Tierra), es un sistema de corrección y aumentación de señales de los Sistemas Globales de Navegación por

Satélite (GNSS) a través de una red de receptores terrestres trasmitiendo en las bandas VHF y UHF. Como

el resto de sistemas de aumentación GNSS (SBAS y ABAS) se componen comúnmente de una o varias

estaciones terrestres, en las que se conoce su posición precisa, y que reciben los datos de cada GNSS. Una

vez corregida la señal trasmite la información directamente mediante radio a los usuarios finales.

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trabajo de coordenadas

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