NORMAS PARA LA UTILIZACION DE GPS EN MENSURAS MINERAS

AUTORES: MIGUEL RODRIGUEZ TRONCOSO HERNAN ARAYA RODRIGUEZ VICTOR OLIVARES CASANGA

2000

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INDICE 1. INTRUDUCCION .................................................................................................................. 3

2. ASPECTOS LEGALES............................................................................... 5

3. CARACTERISTICAS DE LOS GEORRECEPTORES..................................... 7

4. TRABAJO DE TERRENO .......................................................................... 8

4.1. LIGAZON DE HM Y VERTICES ................................................................. 8

5. CARACTERISTICAS DE LA MEDICION ................................................... 11

6.1. CARTERA DE TERRENO......................................................................... 16

6.2. ACTA DE MENSURA............................................................................... 17

Versión corregida marzo/2000

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1. INTRUDUCCION: El Servicio Nacional de Geología y Minería, a través de su Departamento de

Propiedad Minera, le corresponde revisar e informar a los Tribunales respecto del resultado de la ejecución de las mensuras mineras que los Perito Mensuradores deben ejecutar, en razón de cumplir con uno de los requisitos técnicos exigidos en el proceso de constitución de concesiones minera de explotación.

En la actualidad, dicha función se realiza en las distintas Direcciones Regionales

donde tiene presencia el Servicio, a excepción de la Novena y Décima Región. El nivel de las operaciones que llevan a cabo los Ingenieros Revisores de

Mensuras, está dado por los siguientes aspectos:

- La calidad y alcance de los instrumentos que se utilizan en la función de revisión.

- La densidad y calidad de la Red Geodésica de Apoyo. Desde el punto de vista técnico, la ejecución de una mensura considera la

ubicación precisa en coordenadas UTM de los linderos que describen la cara superior de la figura geométrica resultante de acuerdo a la cantidad, forma, dimensión y orientación de las pertenencias a mensurar. La diversidad de elementos que se congregan en una revisión hacen necesario la utilización de tecnología avanzada que permita minimizar el tiempo de revisión, sin sacrificar la calidad de la misma.

El nivel tecnológico que se está viviendo, indica que el número de Peritos

Mensuradores que ocupan el sistema GPS para efectuar las mensuras es cada día mayor, lo que obliga al Servicio a estar en igualdad de condiciones para ejercer su rol fiscalizador, por lo tanto, una Institución fiscalizadora como el Sernageomin, debe considerar la mejor tecnología disponible, cuando sea económicamente viable.

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1.1 ALCANCES El presente trabajo pretende entregar normas en los aspectos técnicos, que

fundamenten la aplicación del sistema GPS, como método alternativo y generador de coordenadas, factible de ser aplicado al transporte de coordenadas en la vinculación del Hito de mensura, de vértices de la red de apoyo y en la operación de mensuras mineras o el replanteo de linderos.

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2. ASPECTOS LEGALES En el inciso primero del Artículo N° 35 del Reglamento del Código de Minería,

se hace mención al método que se debe utilizar en este transporte de coordenadas. En ninguno de los artículos, se señala el método GPS como viable para la determinación de coordenadas UTM, sin embargo, es necesario dejar en claro, que los métodos de transporte de coordenadas no señalados en el Código, se aceptarán en casos calificados por el Servicio, para lo cual el Ingeniero o Perito deberá solicitar el método alternativo amparándose para ello en el Articulo N° 35.

Los Artículos N° 28, 31 y 35 del Reglamento del Código de Minería, son los que

regulan directamente el transporte de coordenadas. Art. 28 El Ingeniero o perito construirá hito ligado a vértices de la Red Geodésica

Nacional o aprobados por el Servicio, o a hitos que correspondan a pertenencias constituidas con arreglo al Código y al presente Reglamento. El hito quedará ubicado sobre el perímetro de la pertenencia o grupos de pertenencias o dentro del área encerrada por dicho perímetro y servirá como punto de partida para ejecutar la operación de mensura.

El Ingeniero o Perito relacionará el hito con tres puntos circunvecinos

inamovibles y característicos, mediante tres visuales dirigidas a ellos. Cada una de las visuales deberá estar distanciada angularmente de las más próxima, a lo menos, 30 grados centesimales. Se medirán el ángulo cenital, el ángulo horizontal, la distancia aproximada y el rumbo UTM o acimut UTM de cada visual. Las medidas angulares se expresarán al segundo centesimal y la distancia se medirá en la carta correspondiente del Instituto Geográfico Militar, si ella existiere.

Art. 31

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El ingeniero o perito ubicará los vértices del perímetro de la pertenencia o grupos de pertenencias directamente del hito o mediante el apoyo de redes auxiliares que se soporten directamente en vértices de la red geodésica nacional o aprobados por el Servicio o en hitos de aquellos referidos en el artículo 28 de dicho Reglamento, que correspondan a pertenencias constituidas con arreglo al Código de Minería y su Reglamento.

Art. 35 La ligazón a la que se refiere el inciso primero del artículo 28 del Reglamento, se

efectuará mediante métodos de Triangulación, de trilateración o de poligonación electrónica, a partir de vértices de 1°, 2° o 3° orden de la Red Geodésica Nacional, de vértices catastrales aprobados por el Servicio, o de hitos de aquellos referidos en dicho precepto. Asimismo, en casos calificados previamente por el Servicio, se aceptará que la ligazón se efectúe mediante otros métodos, debiendo en todo caso obtenerse con ello precisiones equivalentes a lo menos a la del tercer orden geodésico.

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3. CARACTERISTICAS DE LOS GEORRECEPTORES

3.1. El equipamiento estándar a utilizar debe cumplir las siguientes características básicas:

3.1.1 Se aceptarán solo equipos GPS del tipo geodésico, esto es, que

efectúen medición de código y fase de la onda portadora, ya sean de frecuencia simple (L1) o de frecuencia doble (L1/L2).

3.2. Precisión

Modo Estático

Horizontal ± 5mm + 1ppm Vertical ± 10mm+ 1ppm Modo Tiempo Real Horizontal ± 1cm +2 ppm Vertical ± 2 cm +2 ppm

3.3. Métodos de Posicionamiento Precisión Estático 1 cm ± 2ppm Estático Rápido 2 cm ± 2ppm Cinegético en post proceso < 10 cm Cinemático en tiempo real > 5 cm

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4. TRABAJO DE TERRENO

4.1. LIGAZON DE HM Y VERTICES

4.1.1 La ligazón del HM y de cualquier vértice de poligonal, triangulación o vértice radiado sólo se realizara a través del método de post proceso.

4.1.2 Para el transporte de coordenadas se debe utilizar vértice de partida,

cuyas coordenadas deben tener origen IGM, vértices creados con G.P.S. y vértices de la red de apoyo Sernageomin triangulados, que denominaremos Punto Datum. En todo caso los vértices que se utilicen deben ser autorizados por el Servicio.

4.1.3 Para ligar un HM o un vértice que se encuentre a una distancia

superior a 25 kilómetros, se debe hacer figuras geométricas, tales como, triángulos o polígonos cerrados que permitan comprobar el cierre en posición. Se debe considerar que el tiempo de lectura de los equipos receptores (GPS) sea común, con cuatro satélites como mínimo y un PDOP menor que 6, e intervalo de grabación de 20 segundos como máximo, sea de a lo menos de 1.5 horas. . Aumentando este tiempo conforme aumente la distancia de los vectores en una proporción de media hora cada 25 kilómetros.

4.1.4 Para ligar un HM o un vértice utilizando como figura un triángulo,

existen dos métodos en los cuales se observan las siguientes normas y tolerancias:

4.1.4.1 Para el primer método, se debe tener una base geodésica de

acuerdo al punto 4.1.2 de este documento. 4.1.4.2 De cada extremo de la base sé dará coordenadas al HM o

vértice a crear, obteniéndose un par de coordenadas para el mismo punto. La diferencia de posición entre ellos no excederá de 1:100.000 respecto del lado mas largo.

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4.1.4.3 El promedio de ambas, corresponde a las coordenadas definitivas del vértice creado.

4.1.4.4 Este método no requiere formar un triángulo con fuerza de

figura, debido a que no se realiza un ajuste matemático. Las coordenadas así obtenidas son del tercer orden geodésico.

4.1.4.5 Para el segundo método, se debe tener una base geodésica

de acuerdo al punto 4.1.2. de este documento. 4.1.4.6 Se deben medir los tres vectores involucrados, por lo

tanto, es necesario conservar la fuerza de figura de la que hace referencia él articulo 35 del Reglamento del Código de Minería.

4.1.4.7 Realizar un ajuste matemático de los vectores, el modelo es

independiente, pero debe ser nombrado en el informe que se envía al Servicio. En este mismo informe, se deben entregar los valores obtenidos en el ajuste y los valores diferenciales Dx, Dy y Dz de cada vector.

4.1.4.8 El error de posición de la suma de los tres vectores no

excederá de 1:100.000, respecto de la suma de la distancia de los tres lados.

4.1.5 Para ligar un HM o un vértice que se encuentre a distancias inferior

a 25 kilómetros, se permite el método de radiación, considerando un periodo de tiempo común de lectura de los equipos receptores no inferior a 90 minutos para equipos de doble frecuencia y de 120 minutos para equipos de frecuencia simple, con a lo menos cuatro satélites como mínimo y un PDOP menor que 6 e intervalo de grabación de 20 segundos como máximo. Para distancias menores de 10 kilómetros, los tiempos de medición se podrán bajar a 45 minutos para equipos de doble frecuencia y código P y, hasta 60 minutos para equipos de frecuencia simple, con a lo menos cuatro satélites, un PDOP menor de 6 e intervalo de grabación de 10 segundos como máximo, para ambos casos.

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4.1.6 Identificar el o los vértices que servirán de punto Datum, como

también los creados. Completando una ficha para cada uno, cuyo titulo sea monografía del vértice: “ “, indicar nombre del vértice. Las coordenadas UTM y Geográficas de éste. Dibujar o fotografiar el monumento , describir la forma este y los materiales de que esta construido. Describir el acceso en forma clara dejando como referencia la ciudad más cercana. Para vértices nuevos dibujar en un croquis a escala apropiada la ligazón geodésica, indicando el nombre del o los vértices que sirvieron de base. Indicar el nombre del ingeniero responsable. Instrumento utilizado. Fecha de la operación.

4.1.7 La forma y características del HM se conservan de acuerdo al

Artículo 29 del Reglamento del Código de Minería. 4.1.8 Los vértices o hitos de apoyo que sea necesario construir

especialmente para los efectos de la ligazón, se harán de acuerdo al articulo 35, inciso dos del Reglamento del Código de Minería.

4.1.9 Con equipos de frecuencia simple (L1) no se podrán realizar

amarres a más de 25 kms. 4.1.10 Permanecer todo el tiempo prefijado para la observación y descontar

el tiempo en el cual el PDOP se comportó fuera de tolerancia 4.1.11 En el caso de no contar con un punto Datum, se deberá crear uno,

para lo cual se localizará un vértice IGM o uno de aquellos que pertenezca a la Red Geodésica Nacional del Servicio (RGNS), y registrar información por un tiempo no inferior a 3 horas. Elaborar la ficha técnica definida para el punto Datum en el punto 4.1.6.

4.2 REPLANTEO DE LINDEROS VERTICES.

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4.2.1 Las características de los linderos vértices de la pertenencia se conservan de acuerdo al articulo 32 del reglamento del código de minería

4.2.2 El replanteo de los linderos vértices puede realizarse con

instrumentos tradicionales y cumpliendo con el Reglamento del Código de Minería

4.2.3 El replanteo de los linderos vértices puede realizarse con equipos

geodésicos satelitales en tiempo real, que cumplan con las especificaciones de precisión del punto 3.2 de este documento. Una vez replanteado el lindero, se debe registrar una medición diferencial, sesión corta de a lo menos 5 minutos con cuatro satélites y un PDOP inferior a 6. Esta información debe ser entregada al servicio en archivos con formato RINEX y datos en crudo.

4.2.4 El replanteo de los linderos vértices puede realizarse en una acción

combinada GPS e instrumentos tradicionales, creando un vértice auxiliar por el método de post proceso y posteriormente replantear los linderos con instrumentos tradicionales, de acuerdo al Artículo 31 del Reglamento del Código de Minería.

4.2.5 El vértice auxiliar del punto 4.2.4 formará una línea base con el

HM, cuya distancia entre ellos no podrá ser interior a un metro y como máximo quedará a criterio del perito. Este punto permitirá tomar azimut para las visuales y el replanteo de los linderos cuando se utilice equipo tradicional.

5. CARACTERISTICAS DE LA MEDICION

El período de permanencia por cada punto dependerá del método de Posicionamiento o la arquitectura del receptor GPS empleado, sin embargo debe guardar las siguientes observaciones:

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5.1 MEDICIÓN EN POST PROCESO 5.1.1 Posicionamiento estático con receptores L1, grabar información

durante un periodo de tiempo común de lecturas de mínimo 60 minutos para líneas de hasta 10 kilómetros, y de mínimo 120 minutos para líneas de 10 a 25 kilómetros. Ver punto 4.1.5.

5.1.2 Posicionamiento estático con receptores L1/L2, grabar información

durante un periodo de tiempo común de lecturas: de mínimo 45 minutos para líneas de hasta 10 kilómetros, de mínimo 90 minutos para líneas de 10 a 25 kilómetros. Ver punto 4.1.5 y de mínimo 90 minutos para líneas superiores a 25 kilómetros, aumentando a razón de treinta minutos por cada 25 kilómetros adicionales. Ver punto 4.1.3.

5.1.3 Rastrear como mínimo cuatro satélites comunes para cada estación y

registrar datos a horas y tiempos comunes.

5.1.4 Observar, cuando la geometría de los satélites sea buena (DOP). Considerando un PDOP inferior a 6, SNR mayor que 8, un ángulo de elevación de los satélites superior a 15º sobre el horizonte de la antena y con un intervalo de grabación como máximo 20 segundos para líneas mayores de 10 kilómetros y como máximo de 10 segundos para líneas menores de 10 kilómetros.

5.1.5 La ligazón del HM y de cualquier vértice de triangulación, radiación

o poligonación se realizará a través de la metodología de post – proceso. Lo anterior, exige tomar las siguientes precauciones:

5.1.5.1 Como las coordenadas GPS se determinan en el elipsoide

WGS 84, las coordenadas del punto se deben expresar en el datum local PSAD 56 (o en el que corresponda según latitud). En consecuencia, se deberá tener cuidado en la transformación de datum, para lo cual, a lo menos se

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deberán utilizar tres parámetros o si usted lo estima conveniente puede utilizar los siete. Esta transformación puede ser obtenida directamente a través del software de proceso de datos o por el software de ajuste, lo que será visado por el Servicio.

5.1.5.2 La proyección cartográfica a utilizar es la proyección

Universal Transversal Mercator UTM. 5.1.5.3 El Ajuste horizontal, la mayoría de los software existentes

en el mercado, poseen sistemas de ajuste que permiten establecer la relación entre las posiciones WGS 84, determinadas por observaciones GPS y las coordenadas del vértice de apoyo (UTM)

5.1.5.4 Modelo de ondulación geoidal, corresponde a una

imitación matemática de la superficie geoidal verdadera de la tierra. Las alturas ortométricas h (elevaciones), relacionan el geoide con la superficie de la tierra. Estas alturas son conocidas comúnmente como alturas sobre el nivel del mar. Las separaciones geoidales N relacionan el geoide con un elipsoide de referencia, de aquí nace una relación básica:

h = H – N, Donde: h = altura ortométricas N = separación geoidal (del modelo geoidal sí está disponible) H = altura elipsoidal (del GPS)

5.1.5.5 Ajuste vertical, se deben hacer concordar todas las

elevaciones ortométricas de todos los puntos, tanto como sea posible, con las elevaciones de los puntos de control (Punto Datum). Si no se provee un modelo geoidal habrá que resolver la ondulación del geoide con respecto al elipsoide. La elevación de los puntos de control

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corresponde a las cotas de los puntos de apoyo utilizados en el transporte de coordenadas.

5.1.6 En lo posible, deje expresado en la Cartera de Terreno el camino

seguido para dar solución al ajuste horizontal, vertical y modelo geoidal.

5.2 MEDICIÓN EN TIEMPO REAL

5.2.1 El punto conocido requiere una posición de coordenadas conocidas o bien de una posición GPS previamente observada, relacionada con el mismo sistema de coordenadas que se está utilizando, Punto Datum.

5.2.2 Para llevar a cabo una medición en tiempo real, debe disponer de un

equipo base y un receptor móvil como mínimo. (Todos deben contener un módem de radio. Valido para equipos de frecuencia simple L1 y de frecuencia doble L2).

5.2.3 Posicionamiento cinemático en tiempo real: de 5 a 10 épocas por

punto en líneas bases menores de 10 km. 5.2.4 Rastrear como mínimo, cuatro satélites comunes para cada estación.

5.2.5 Observar cuando la geometría de los satélites sea buena (DOP). Considerando un PDOP inferior a 6, SNR mayor que 8 y un ángulo de elevación de los satélites superior a 15º sobre el horizonte de la antena.

5.2.6 Cada sesión debe empezar cuando se tenga un indicador de

precisión en tiempo real de acuerdo a lo especificado en el punto 3.2 de este documento. Se debe mantener la sintonía con los satélites mientras se está en movimiento, una perdida de ésta con los satélites, requiere de una reinicialización.

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5.2.7 Observar líneas bases menores de 10 Km., debido a efectos ionosféricos.

5.2.8 Captura de datos simultáneos con intervalos cada un segundo,

durante un periodo de tiempo común de 5 a 10 épocas por punto replanteado.

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6. INFORMACION QUE DEBE ENTREGAR EL PERITO AL

SERNAGEOMIN 6.1. CARTERA DE TERRENO. 6.1.1. Características de los equipos. 6.1.2. Para técnicas diferenciales en pos- proceso, debe entregar la

siguiente información:

6.1.2.1 Informe de mensura en el que se detallen los métodos de posicionamiento empleados, los criterios adoptados para el análisis de resultados, el método, datos de ajuste del vector, proceso y resultado de la transformación de datum.

6.1.2.2 Archivos computacionales de mediciones crudas en

formato RINEX. 6.1.2.3 Cuadro de resumen de procesamiento de las líneas bases

en los que se consignen al menos los siguientes datos:

6.1.2.3.1 Coordenadas geográfica de vértices medidos y componentes del vector línea base en WGS 84.

6.1.2.3.2 Valores estadísticos de varianza y covarianza

para las componentes vectoriales. 6.1.2.3.3 Parámetros de análisis de resultados. 6.1.2.3.4 Intervalo y tiempo de procesamiento de la línea

base. 6.1.2.3.5- Cuadro de residuos del procesamiento y

continuidad en el registro de información de cada estación.

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6.1.2.3.6- Cuadro de coordenadas Geográficas y UTM resultante en Datum La Canoa o Datum Chua según corresponda.

6.1.3 Para técnicas en tiempo real, debe entregar la siguiente

información: La información que entrega en este punto corresponde a la

operación de mensura.

6.1.3.1. Un reporte en archivos computacionales de mediciones crudas en formato RINEX que contenga la medición diferencial sesión corta de a lo menos 5 minutos, de los linderos replanteados de acuerdo al punto 4.2.3.

6.1.4 Ficha donde se resuman las características principales de los vértices

que servirán de punto datum ver punto 4.2.6 del capítulo Ligazón de Vértice y HM.

6.1.5 Incluir, certificado de coordenadas emitido por la entidad

responsable de la calidad del vértice en uso. 6.1.6 Adjuntar Acta y Plano de mensura, resumen de visuales, resumen de

coordenadas. 6.2. ACTA DE MENSURA

6.2.1. OPERACIÓN DE MENSURA El acta de mensura mantiene su formato y en el capítulo operación

de mensura pueden ocurrir dos casos: 6.2.1.1 Si el replanteo de los linderos se realizo con instrumento

tradicional se sigue aplicando lo realizado hasta ahora. 6.2.1.2 Si el replanteo de los linderos se realizó con GPS tiempo

real, debe confeccionarse un cuadro en donde se relacione

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el HM con cada uno de los linderos en distancia y azimut UTM.

6.2.2 INSTRUMENTAL UTILIZADO

6.2.2.1 Indicar, características de los equipos que se utilizaron.

6.2.3 LIGAZON GEODESICA DEL HM

6.2.3.1 Indicar las coordenadas de los vértices antiguos y nuevos.

6.2.3.2 Describir el método utilizado en el amarre e indicar el azimut y distancia U.T.M. desde el HM a los vértices de la base.

6.3 PLANO DE MENSURA

6.3.1. LIGAZON A LA RED GEODESICA

6.3.1.1 En este cuadro se debe dibujar a escala los vértices empleados y el HM.

6.3.1.2 Indicar el azimut y distancias U.T.M. desde el HM a los

vértices de la base.

6.3.2 CUADRO DE COORDENADAS Y ALTURAS.

6.3.2.1 Indicar las coordenadas U.T.M ó Geográficas de todos los vértices empleados en la ligazón geodésica, y las del HM.