TEORÍA GPS

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UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NCLEO DE MONAGAS

ESCUELA DE INGENIERA AGRONMICA

DEPARTAMENTO DE INGENIERA AGRCOLA

TEORA Y PRCTICA DEL SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL A TRAVS DE DISPOSITIVOS GPS NAVEGADORES

Elaborado por: Grupo SIGMON-UDO

Maturn, abril de 2010

INTRODUCCINLa tarea de ubicarse en el espacio implica conocer la posicin que se tiene en funcin de un marco de referencia. Todo proceso de medicin implica una comparacin, en la que se relaciona una magnitud que se mide con un patrn de referencia. Entre una de las tcnicas que ha experimentado un rpido y complejo desarrollo est la que permite aplicar procedimientos orientados a la determinacin de la posicin espacial, la ubicacin geogrfica, la localizacin de un punto sobre la superficie terrestre, tomando como plataforma un conjunto de satlites artificiales que orbitan la Tierra bajo un control riguroso del recorrido de sus rbitas. El hecho de conocerse con exactitud el recorrido de las rbitas de estos satlites artificiales, y la posibilidad de recibir seales de ellos en un dispositivo porttil ubicado en cualquier parte de la superficie terrestre, permite, aplicando procedimientos matemticos que consideran el tiempo de retardo de la seal y su velocidad, determinar la posicin del dispositivo receptor con respecto a los satlites cuyas seales recibe, y as recalcular la posicin del dispositivo en superficie terrestre pero con respecto a un marco de referencia conocido como Sistema de Coordenadas. Esta tcnica se enmarca en lo ya popularmente conocido como Sistema de Posicionamiento Global (GPS por sus siglas en ingls). Uno de los primeros sistemas es el conocido como sistema NAVSTAR, diseado, construido, puesto en rbita y monitoreado por el Gobierno de los Estados Unidos. Su primer objetivo fue militar, hacindose rpidamente disponible para uso civil, en principio con ciertas restricciones, conocidas como Disponibilidad Selectiva. La Disponibilidad Selectiva ya es historia. Pero no se descarta su aplicacin la actualidad, sin aviso ni protesto por parte de los usuarios, en el momento que el Departamento de Defensa de los Estados Unidos lo recomiende y su Gobierno central lo aplique. A la par del sistema NAVSTAR est disponible en la actualidad el sistema de los rusos, conocido como GLONASS, y progresivamente la Comunidad Econmica Europea trabaja para la puesta en funcionamiento del sistema GALILEO. En Suramrica es poca la aplicacin de los sistemas diferentes al NAVSTAR, el cual, desde hace un tiempo y hasta la actualidad, es llamado simplemente sistema GPS. El presente material es elaborado para ser desarrollado como material de apoyo terico en un curso de actualizacin en aspectos referidos al Sistema de Posicionamiento Global. Aborda una gama interesantes de tpicos, orientado principalmente a difundir una metodologa desarrollada por el Profesor Antonio Tabernero Galn, de la Universidad Politcnica de Madrid, Espaa, a travs de la cual maximiza las capacidades de los dispositivos navegadores de la marca Garmin. Esta metodologa permite extraer de los GPS navegadores mediciones sucesivas de seales del sistema, que pueden ser objeto de post procesamiento, lo que conduce a la obtencin de coordenadas con exactitud mejorada al compararla con mediciones crudas, acompaada de una precisin aceptable.

En principio el material se dedica a las referencias tericas en procura de una base de conocimiento apropiada para abordar los aspectos prcticos. Aborda lo relativo a los Sistemas en general, exponiendo una breve resea histrica que ilustra cronolgicamente los acontecimientos ms importantes responsables del estado actual del sistema.

Inmediatamente se trata el tema de los mecanismos disponibles para mejorar la exactitud de las coordenadas tomadas con los dispositivos GPS, con especial inters sobre los del tipo navegador. Se revisan los diferentes tipos de post procesamiento. Se clasifican los equipos que son capaces de manejar estos mtodos de correccin. Y se ocupa del eje principal de este material que es la explicacin del mtodo propuesto por Tabernero.

La aplicacin de esta metodologa implica contar con el dispositivo de medicin (GPS) y el dispositivo de registro de datos (computador porttil para empleo en campo). Estos equipos deben estar conectados en lnea. Para lograr esto se explica los procedimientos de ajuste de los cables que se usan para la descarga, de modo que puedan ser reconocidos por el computador. Ms adelante se detallan las diferentes formas de ejecutar los programas diseados por Tabernero para la captura y registro de los datos, as como para transformacin de estos al formato Rinex, y termina exponiendo cmo procesar esta informacin en procura de las coordenadas del punto con exactitud mejorada.

La toma de coordenadas con GPS, sin importar su tipo, obedece a un objetivo de posicionamiento. Para terminar el material se exponen algunas aplicaciones de datos registrados con GPS y procesados con software con capacidad para manejo de informacin geogrfica. Su manipulacin con estos programas SIG (Sistema de Informacin Geogrfica) representan una forma cmoda y eficiente de obtener informacin georreferenciada, adecuada para su posterior anlisis.

La lectura del material se dise para usuarios con mnimos conocimientos sobre manipulacin de GPS del tipo navegador, transferencia de datos desde y hacia el GPS y el computador. A los usuarios avanzados se les invita a abordar de forma directa la seccin dedicada al post procesamiento.

FUNDAMENTOS TERICOS DEL SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL1.- CONSTELACIONES DE SATLITES

Al conjunto de satlites artificiales que orbitan la Tierra a diferentes alturas enviando seales de posicionamiento, al conjunto de Estaciones terrestres que se encargan de supervisar el funcionamiento de los satlites en el espacio, y al conjunto de dispositivos receptores sobre la superficie terrestre (tierra, aire y/o mar), comnmente se les conoce como los elementos que forman el Sistema de Posicionamiento Global, llamado tambin GPS y ms recientemente GNSS (Sistema Global de Navegacin por Satlite).

A los efectos del manejo de la palabra GPS, esta puede ser usada para referirse al Sistema de Posicionamiento Global, como el conjunto de elementos ya mencionados que interacta para suministrar informacin de ubicacin espacial, y tambin puede ser utilizado para referirse al dispositivo receptor como un Geo Posicionador Satelital. Actualmente se hace referencia al sistema global con el trmino Sistema Global de Navegacin por Satlite (GNSS) haciendo referencia a todas las constelaciones en rbita terrestre, administrada por los gobiernos de diferentes organizaciones y gobiernos de diferentes pases (los Estados Unidos, la Federacin Rusa, la Comunidad Econmica Europea, entre otros).

En general, se encontrar una forma variada para hacer referencia al sistema completo. A la constelacin de satlites administrada por los Estados Unidos se le conoce en conjunto como GPS, tambin como NAVSTAR-GPS. Al Sistema de Satlites de Navegacin Global ruso se le identifica con las siglas GLONASS. Puede encontrarse las siglas IGSO para hacer referencia a lo que se conoce como el futuro del GNSS (Sistema Global de Navegacin por Satlite) y que se traduce como la rbita Geoestacionaria Internacional. La Agencia Espacial Europea (ESA) gestiona un cuarto sistema satelital conocido simplemente como GALILEO, que se incluye tambin en el grupo de lo que formar prximamente el ya conocido como GNSS2.Una breve descripcin de los Satlites IGSO y Geo se puede ubicar a travs de la ayuda del programa Planning de Trimble (software orientado a la seleccin de jornadas de medicin en funcin de la configuracin de los satlites en el espacio, que puede ser descargado del portal web de la pgina de Trimble, sin costo por descarga). En ella es posible leer que estos sistemas estn actualmente en planificacin y ser manejados por la ESA bajo un principio igual al de los sistemas GPS y GLONASS, partiendo de la experiencia acumulada con el manejo de estos ltimos, con el propsito de calibrarlos con los parmetros de sistema buscando que la navegacin utilizando el GNSS2 sea ..ms rpida, precisa y segura (Planning 2.8, 2008).En la Tabla 1 se indican los nombres de las constelaciones, la agencia y/o pas al que pertenecen, su ao de lanzamiento, nmero de vehculos espaciales que la forman y la altura de la rbita. Tabla 1. Caractersticas del GNSS

ConstelacinAo lanzamientoAdministradorNmero de vehculosAltura orbital

GPS NAVSTAR1973Departamento de Defensa de E.E.U.U.2720.200 km

GLONASS1982Ministerio de Defensa de la Federacin Rusa2419.100 km

GALILEOProyectado para 2014Agencia Espacial Europea3023.616km

Para tener una idea de la ubicacin de los vehculos pertenecientes al GNSS en el perfil atmosfrico, en funcin de los datos mostrados en la Tabla 1, se incluye la Figura 1. Esta Figura muestra las capas de la atmsfera con sus alturas respectivas, donde pueden ubicarse los satlites muy por encima de la Exosfera.

Figura 1.- Perfil de las capas atmosfricas de ayuda para ubicacin relativa de los vehculos espaciales pertenecientes al GNSS.

(http://www.juanjoromero.es/blog/2008/07/u1-la-tierra-y-su-representacion-geografica/)2.- SISTEMA DE AUMENTACIN BASADO EN SATLITES (SBAS)

Es un sistema de correccin de las seales que los satlites pertenecientes al GNSS transmiten a los receptores. Este sistema est diseado para incrementar la exactitud del posicionamiento, la integridad del sistema y su disponibilidad. Est constituido por varios satlites en rbita as como estaciones terrestres de control. Existen varios grupos de constelaciones, administradas igualmente por diferentes pases, tal como se observan en la Tabla 1. Las Estaciones en tierra supervisan el funcionamiento de los satlites del GNSS, enviando los datos a las estaciones de procesamiento central conocidas como Estaciones Maestras, donde se evala la validez de la informacin, y calcula las correcciones en funcin de las rbitas planificadas (efemrides). Estas correcciones son transmitidas a los satlites geoestacionarios desde donde son adquiridas por los receptores con capacidad para su recepcin y procesamiento, mejorando con esto la exactitud de la medicin de coordenadas y por consiguiente del proceso de navegacin que con esta informacin se desprenda. Este sistema no est disponible para Suramrica. En esta regin no existen estaciones de control ni antenas de recepcin de seales. Sin embargo, una cantidad importante de dispositivos navegadores muestra capacidad para recibir seales, principalmente del sub sistema WASS. A los efectos del empleo de los modelos navegadores, en condicin diferencial, se ha reportado la necesidad de apagar esta capacidad en el receptor ya que se considera interfiere en el registro de los datos cuando estos son adquiridos utilizando el programa de descarga especialmente diseado para tal propsito. En la Figura 2 puede observarse las reas de cobertura a nivel mundial del sistema SBAS

Figura 2.- rea de cobertura del SBAS.(http://www.environmental-studies.de/Precision_Farming/EGNOS_WAAS__E/3E.html)

En la Figura 3 se observa un esquema de la forma cmo funciona el SBAS. Las estaciones en tierra reciben las seales de los GNSS, transmiten la informacin a una Estacin maestra donde se hacen los clculos de correcciones que son enviados al satlite geoestacionario correspondientes segn el segmento SBAS del que se trate, y desde aqu es recibida la seal por parte del usuario, conjuntamente con la seal de los GNSS, con la mejora que esto implica.

Figura 3.- Esquema de funcionamiento general del SBAS. (http://www.environmental-studies.de/Precision_Farming/EGNOS_WAAS__E/3E.html)

Se prepar la Tabla 2 para resumir las caractersticas de las constelaciones de satlite que forman el SBAS. Estas constelaciones estn formadas por un segmento espacial representado por satlites Geoestacionarios y por un segmento terrestre constituido por antenas que reciben la seal de los GNSS y Estaciones Maestras que hacen los clculos para enviar las correcciones a los satlites Geoestacionarios, desde donde los usuarios capturan las seales que al ser procesadas por sus dispositivos permiten mejorar la exactitud de las mediciones. Tabla 2.- Caractersticas del Sistema de Aumentacin Basado en Satlite (SBAS)ConstelacinAo lanzamientoOficina rectoraCaractersticas

WAAS

(Wide Area Augmentation System),2003Departamento de Defensa de E.E.U.U.3 satlites geoestacionarios, 24 estaciones de vigilancia, 2 estaciones maestras y 6 antenas

EGNOS

(European Geostationary Navigation Overlay Service)2009Agencia Espacial Europea3 satlites geoestacionarios, 40 estaciones de referencia y 4 centros de control

MSAS (Multi-functional Satellite Augmentation System)2004Japn2 centros de satlites aeronuticos en tierra, 4 centros de control de trnsito areo y 2 satlites geoestacionarios

QZSS (Sistema por Satlite Quasi-Zenith)2006-2010ASBC (Advanced Space Business Corporation) de Japn3 satlites en rbita elptica y 9 estaciones de control terrestre

GAGAN (GPS Aided GEO Augmented Navigation)2005-2010Agencia India del Espacio (ISRO)8 estaciones terrestres de control satelital y 1 estacin de control maestro, combinado con 3 satlites geoestacionarios

3.- REFERENCIAS HISTRICAS: EVOLUCIN DEL SISTEMA GLOBAL DE NAVEGACIN POR SATLITE (GNSS)La posibilidad de utilizar un satlite artificial para obtener posicionamiento fue evaluada luego del lanzamiento del satlite Sputnik I el 04 de octubre de 1957 por la antigua Unin Sovitica. Este satlite fue monitoreado a travs de una herramienta que se fundament en un fenmeno conocido como Efecto Doppler. Esto motiv a los cientficos de la poca al estudio del mencionado fenmeno para utilizarlo en operaciones de posicionamiento terrestre, dando origen a lo que se conoce en la actualidad como Sistema Global de Navegacin por Satlites (GNSS por sus siglas en ingls).

El Sistema Global de Navegacin por Satlites (GNSS) es el nombre con el que se identifican al conjunto de constelaciones satelitales dedicadas a la emisin de seales para el posicionamiento espacial. Estn en funcionamiento la constelacin administrada por el Gobierno de los Estados Unidos, GPS-NAVSTAR, y la constelacin administrada por la Federacin Rusa, GLONASS. Est proyectado para puesta en funcionamiento en 2014 el sistema GALILEO, administrado por la Agencia Espacial Europea bajo la direccin de la Comunidad Econmica Europea.

As como otras tecnologas, el arte de posicionamiento fue impulsado por las necesidades que imponan los eventos blicos que en el mundo se dieron a partir de 1914 con la primera Guerra Mundial:

1.- Se tiene como inicio de los sistemas de radionavegacin, el ao 1920.2.- Para 1940 se desarrollaron los sistemas: LORAN (del ingls LOng RAnge Navigation, navegacin de largo alcance)

OMEGA (Sistema de radionavegacin global para la aviacin norteamericana)DECCA (Sistema de navegacin terrestre de origen americano pero de difusin inglesa. Comienza a funcionar exactamente un da antes de la invasin en la playa de Normanda conocida como Da D).

3.- 1959: Comienza el funcionamiento el primer sistema operacional basado en satlites, Sistema TRANSIT, al cual tambin se le conoci como NAVSAT, diseado originalmente para darle soporte a la marina de los Estados Unidos. 4.- Desde 1960 hasta 1974 se desarrollan actividades administrativas y de soporte de investigacin para poner en prctica lo que hoy se conoce como el sistema GPS NAVSTAR.5.- En 1974 (01 de julio) se lanza el primer satlite NAVSTAR.

6.- Entre 1974 y 1985 fue lanzado lo que se llam Primer Bloque, constituido por 24 satlites.

7.- En 1982 el nmero de satlites en el espacio es reducido a 18 por decisin del Departamento de Defensa de los Estados Unidos (DoD). 8.- El 1 de septiembre de 1983 ocurre un accidente areo que cataliz la concesin del gobierno norteamericano para permitir el uso del Sistema al sector civil. En esa fecha un avin de la Korean Airlines se sali de su ruta, entr en espacio areo ruso y fue derribado por un avin de combate. El presidente Reagan propuso que el GPS se pusiera a disposicin de los civiles para evitar que errores de navegacin como ese generaran catstrofes de tal magnitud.8.- Para 1988 el nmero de satlites en rbita es de 24, de los cuales 21 son considerados operativos y 3 de repuesto.

9.- Para 1993 el gobierno de los Estados Unidos declara el sistema formalmente funcionado con sus 24 satlites en rbita.

10.- Es en el ao 1994 cuando el gobierno de Estados Unidos, a travs de su presidente Bill Clinton, se compromete mediante una carta a la ICAO (Organizacin de Aviacin Civil Internacional) a proveer las seales de GPS a la comunidad internacional.

11.- El 02 de mayo de 2001, en cumplimiento de lo ofrecido y luego de atender a recomendaciones derivadas de diversas fuentes, el gobierno de los Estados Unidos, en la figura de su Presidente Bill Clinton, gir instrucciones para liberar la seal del sistema NAVSTAR de una condicin denominada Disponibilidad Selectiva. Liberada la seal de esta condicin, los dispositivos de uso civil reciben informacin de mayor calidad, reducindose los errores de medicin, de valores que estaban entre 50-100 metros a valores entre 7-3 metros. 12.- El 29 de marzo de 2010, los satlites "Glonass-M-731", "Glonass-M-732", "Glonass-M-735" fueron incluidos en la constelacin operacional en las posiciones orbitales 22, 23 y 24.3.1.- Disponibilidad selectivaLa inversin hecha por el gobierno norteamericano para poner en operacin el sistema se estim en ms de 12.000 millones de dlares. Con esta inversin se garantizaban criterios de seguridad, implementando para ello la emisin de una seal distorsionada donde las exactitudes de los dispositivos receptores civiles mostraran errores por el orden de los 100 metros. De esa forma, entre otras cosas, se evitaba el empleo del sistema con objetivos terroristas. Esta condicin de distorsin fue conocida como Disponibilidad Selectiva.Funcionaba introduciendo errores deliberados en los datos que transmita a cada uno de los satlites. Esto se haca incorporando errores aleatorios a la seal, es decir, que los receptores civiles (no los militares) estaran sujetos a una degradacin de la exactitud, en funcin de las circunstancias geoestratgicas y geopolticas del momento, que queda regulada por el Programa de Disponibilidad Selectiva o SA (Selective Availability). Esta degradacin de la seal se realiz de dos formas:

* Haciendo oscilar el reloj del satlite.

* Truncando los datos enviados por las efemrides.

Los militares podan acceder al sistema exacto descifrando una segunda frecuencia protegida que se emita al mismo tiempo.

Durante la Guerra del Golfo, el ejrcito estadounidense necesit muchos ms receptores GPS de los que tena. Resolvi el problema utilizando receptores GPS civiles. Pero para aumentar la precisin esos dispositivos, se tuvo que deshabilitar temporalmente la opcin DS.Paulatinamente, el desarrollo de nuevas tcnicas, que corregan estos desfases, como el uso combinado del sistema NAVSTAR estadounidense y el GLONASS ruso o la utilizacin de sistemas de correccin de seales como el DGPS o el SBAS que permiten estimar el error inducido, as como la concepcin de nuevos Sistemas Globales de Navegacin por Satlite (Galileo europeo), y la dependencia cada vez mayor del GPS por parte de la poblacin civil hizo que la Disponibilidad Selectiva fuese eliminada el 1 de mayo del ao 2000 por el presidente Bill Clinton. Esta administracin gubernamental tom en cuenta las evaluaciones de amenazas las cuales indicaban que eliminar la Disponibilidad Selectiva no afectara la seguridad nacional. Sin embargo, el presidente Clinton, en su discurso alert que su pas podra denegar selectivamente las seales GPS en determinadas zonas cuando la seguridad nacional se viese amenazada.4.- ELEMENTOS DEL SISTEMA GLOBAL DE NAVEGACIN POR SATLITES

Las constelaciones de satlites artificiales que forman el GNSS (NAVSTAR-GPS y GLONASS) trabajan, cada una bajo la plataforma de una estructura formada por tres grandes segmentos.

a.- Segmento Espacial: es el conjunto de satlites. Cada constelacin contiene un nmero particular de unidades. Vase la Tabla 1 para detalles. El movimiento de estas unidades es a travs de trayectorias que muestran sincronizacin, por lo que les habilita para abarcar toda la superficie de la Tierra. Usan paneles solares para la captura y el suministro de energa.

La constelacin NAVSTAR-GPS recorre la Tierra a travs de seis planos orbitales, cada uno con cuatro satlites, con una inclinacin respecto al Ecuador de 55. La constelacin GLONASS muestra ocho unidades en cada uno de los tres planos orbitales.

Estas unidades transmiten las seales que hacen posible el posicionamiento y la consecuente navegacin. Particularmente la constelacin NAVSTAR-GPS ofrece las siguientes caractersticas tcnicas con relacin a las seales que enva:

Frecuencia portadora:

Civil - 1575,42 MHz (L1). Utiliza el Cdigo de Adquisicin Aproximativa (C/A).

Militar 1227,60 MHz (L2). Utiliza el Cdigo de Precisin (P), cifrado.

Tabla 3.- Distribucin en el espacio y caractersticas de las seales de las constelaciones NAVSTAR-GPS y GLONASS

ConstelacinPlanos orbitalesUnidades/PlanoInclinacin (Ecuador)Longitud de Onda

NAVSTAR-GPS6455Civil: 1575,42 MHz (L1)

Militar: 1227,60 MHz (L2).

GLONASS8365Civil: 1602.56 1615.5 (L1)

Militar: 1246.43 1256.5 MHz (L2).

La Figura 4 ofrece una representacin grfica de las rbitas del sistema NAVSTAR-GPS, donde puede observarse la identificacin de cada satlite que forma la rbita.

Figura 4.- Distribucin de los satlites de constelacin NAVSTAR-GPS en la trayectoria orbital.

b.- Segmento Terrestre: tienen la funcin de enviar informacin de control a los satlites para controlar sus rbitas. Esto se combina con todas las operaciones que implican el mantenimiento electrnico de todas las constelaciones. Para el caso de la constelacin NAVSTAR-GPS est formado por las Estaciones de control ubicadas en Tierra. Est formado por seis estaciones de monitoreo y cuatro antenas terrestres ubicadas de forma que tienen dominio sobre toda la superficie terrestre. La Figura 5 muestra la ubicacin de las Estaciones de control terrestre de la constelacin NAVSTAR-GPS en la superficie terrestre.

Figura 5.- Distribucin mundial de las Estaciones que forman el Segmento de control Terrestre de la constelacin NAVSTAR-GPSLa informacin de las Estaciones de Monitoreo se procesa en la Estacin de Control Maestro, operada por el 2 Escuadrn de Operaciones Espaciales en la Base Area Shiriever, Colorado, y se utiliza para actualizar correctamente los mensajes de los satlites de navegacin. La Estacin de Control Maestro enva la informacin actualizada de navegacin a los satlites a travs de antenas terrestres. Las antenas en Tierra se utilizan para enviar informacin a los satlites y recibir la telemetra de estos. La Figura 6 ilustra algo de las caractersticas de la Estacin de control Maestro en Shiriever, Colorado.

Figura 6.- Operadora de satlites controlando la constelacin NAVSTAR-GPS, en laBase Area de Schriever, Colorado. (http://es.wikipedia.org/wiki/NAVSTAR-GPS)

c.- Segmento de Usuarios: est representado por todos los dispositivos receptores en tierra. Son variados los modelos, diseados para diferentes propsitos, todos con el denominador comn de recibir las seales del sistema GNSS, a partir de la cual los modelos se diferencian en funcin de sus capacidades, desde los ms sencillos mostrando en pantalla las coordenadas del punto donde se ubican, hasta los ms sofisticados que a travs de comandos de voz pueden guiar al usuario hacia un destino desconocido por l, y los que permiten desarrollar correcciones sub mtricas en lnea base de hasta 500 km.

Una forma muy general de clasificar los dispositivos receptores GPS se aborda en funcin de sus capacidades de recepcin de las seales del sistema GNSS. En la Figura 7 puede observarse un tipo de clasificacin en funcin de la exactitud alcanzada en el proceso de medicin.

Figura 7.- Clasificacin de receptores GPS

A continuacin se describe una clasificacin un poco ms detallada, considerando las capacidades de los receptores para la capturas de las seales del GNSS. 4.1.- Clasificacin de receptores GPS en funcin de sus capacidades para la captura de seales del GNSSNAVEGADORES: Son receptores de cdigo C/A. En su pantalla presentan coordenadas geogrficas, o UTM, en un sistema global o local predeterminado en los equipos. En principio no son aptos para el uso de la tcnica diferencial. Precisiones estimadas (+ -) 10 a 30 m.

Figura 8.- GPS navegadores

(www.sistemastopograficos.com.mx/productos)

POSICIONADORES MTRICOS: Receptores de cdigos C/A con posibilidad de posicionamiento diferencial. Pueden almacenar en memoria los datos observados de manera de disponer el post procesamiento diferencial. De esta manera podran alcanzar precisiones relativas de (+ -) 1 a 5 m.

Figura 9.- GPS navegadores con capacidad para correccin diferencial

POSICIONADORES SUBMTRICOS: Receptores C/A, similares a los anteriores, y con ciertas limitaciones al almacenar la fase portadora. Se diferencian de los equipos geodsicos en que su oscilador tiene menor estabilidad y en que la capacidad de resolver la ambigedad es menos potente. Los mejores llegan a precisiones submtrica sobre lneas bases de hasta 5 10 km.

Figura 10.- Colector y receptor GPS submtrico Terra Nomad(http://www.interempresas.net)

Figura 11.- GPS submtrico marca Leica, modelo SR20

(http://www.instop.es/gps/sr20.php)

POSICIONADORES DE PRECISIN DE 1 FRECUENCIA: Trabajan con fase portadora L1 de la seal GPS, capacidad de almacenar informacin que una vez post procesada permite alcanzar precisiones relativas centimtricas para distancia base de hasta 25 30 km, y submtrica para distancias de hasta 50 km. Permite el clculo de vectores con su respectiva evaluacin estadstica, aptos para ajuste de redes.

Figura 12.- Modelo de GPS de precisin de 1 frecuencia (GIR1450 de SOKKIA)

(http://www.geotop.pe)

POSICIONADORES DE PRECISIN DE DOBLE FRECUENCIA: Captura de las fases portadores L1 y L2, sumando el beneficio de disminuir la incidencia de ciertos errores sistemticos, especialmente los producidos por la propagacin de la seal en la ionosfera, permitiendo lograr las mejores precisiones posibles con GPS. Las mejores permiten obtener precisiones sub-centimtricas con base de 10 km, centimtrica hasta 200 km y submtrica hasta 500 km.

Figura 13.- Modelo GPS de doble frecuencia GSR2700 ISX(www.sistemastopograficos.com.mx/productos)5.- FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE POSICIONAMIENTO NAVSTAR-GPS

Como se indic en la Tabla 3, la constelacin NAVSTAR-GPS tiene cuatro satlites en cada rbita. En cada rbita funcionan permanentemente tres de los cuatro satlites. El otro es mantenido en una especie de reserva. Es considerado como satlite de repuesto para atender periodos de mantenimiento de los otros o alguna eventualidad. Esta configuracin de tres satlites funcionando en cada rbita permite que desde cualquier lugar del planeta estn siempre visibles entre cuatro y ocho satlites. El funcionamiento bsico del posicionamiento con GPS se constituye en la medicin de distancia desde el satlite al receptor a travs de la medicin del tiempo. Estas distancias se establecen multiplicando la velocidad de la seal de radio que enva el satlite (que es igual a la velocidad de la luz) por el tiempo que tarda en llegar desde el satlite hasta el receptor. La medicin del tiempo es posible gracias a que tanto el satlite como el receptor generan sincronizadamente una sucesin de cdigos digitales, con una secuencia determinada, con el propsito de que sean comparables una vez que el receptor dispone de las seales que enva el satlite.

La generacin de dichos cdigos debe ser exacta en el tiempo, tanto en el satlite como en el receptor. De eso se trata el trmino sincronizadamente. Cuando el receptor recibe el cdigo que enva el satlite busca en su memoria un cdigo exactamente igual al que recibi, que fue generado por l, de modo que puede determinar, segn el momento cuando se gener el cdigo en el receptor y el momento cuando recibe la seal del satlite, el retraso en el tiempo, que se refiere al tiempo que tard la seal desde que fue generada en el satlite hasta que fue recibida en el receptor. Conocida la velocidad de la seal, y contando con este tiempo en trayectoria de la misma, es posible calcular la distancia que separa al receptor del satlite.

A partir de la Figura 14 hasta la Figura 18, se ilustran formas de interpretar la dinmica de ubicacin de un receptor de seales GPS a partir de la medicin de la distancia desde tres satlites. Cada medicin permite crear una esfera virtual que tiene como centro el satlite de referencia y sobre cuya superficie puede ubicarse el receptor de posicin desconocida.

Figura 14.- Disposicin de satlites GPS sobre superficie terrestre en condicin de medicin.El receptor detecta el primer satlite y se genera una esfera virtual o imaginaria, cuyo centro es el propio satlite, tal como se muestra en la Figura 15.

Figura 15.- Ubicacin del receptor GPS luego de la medicin de distancia hacia un satlite en rbita terrestre. El radio de la esfera, es la distancia que dista desde su centro hasta el receptor. Este ltimo asume entonces que se encuentra situado en un punto cualquiera de la superficie de la esfera, que an no puede precisar. Al calcular la distancia hasta un segundo satlite, se genera otra esfera virtual. La esfera anterior se superpone a esta otra y se crea una imaginaria que es donde se interceptan ambas esferas, donde podra estar el receptor. La Figura 16 describe la formacin de las dos esferas que se forman por la medicin de distancia hacia dos satlites.El receptor calcula la distancia a un tercer satlite, como se observa en la Figura 17, y se genera una tercera esfera virtual. Esa esfera se corta en dos puntos a las circunferencias anteriormente creadas, uno de estos puntos con ubicacin demasiado lejana a la superficie terrestre, y el otro extremo en la superficie de la Tierra (Figura 18).

El receptor discrimina como ubicacin el punto situado en el espacio utilizando sus recursos matemticos de posicionamiento, y toma como posicin correcta el punto situado en la Tierra. Una vez que el receptor ejecuta los tres pasos anteriores ya puede mostrar en su pantalla los valores correspondientes a las coordenadas de su posicin, es decir, la latitud y la longitud o las coordenadas UTM, segn sea el caso.

Figura 18.- Posicionamiento espacial del receptor GPS con medicin de distancia hacia tres satlites en rbita.El receptor con al menos tres satlites calcula su propia posicin sobre la Tierra mediante trilateracin de la posicin de los satlites captados. Pero en estas condiciones est ausente el factor de redundancia de datos para discriminar alguna medicin que est afectada por algn error y es por esta razn que se recomienda usar un mnimo de cuatro satlites para obtener un geoposicionamiento.En la Figura 19 puede observarse el fundamento del posicionamiento a partir de la medicin de tres distancias desde igual nmero de puntos cuyas posiciones son conocidas. Este es el principio de la Trilateracin, igual que Triangulacin, pero sin considerar los ngulos. Cuando se conoce exactamente la distancia que separa un punto de ubicacin espacial desconocida, de otros tres puntos de ubicacin espacial conocida es posible posicionar el punto resolviendo un sistema de tres ecuaciones con tres incgnitas.

Figura 19.- Esquema general del principio de Trilateracin

El concepto de la Trilateracin aplicado al posicionamiento GPS puede explicarse interpretando la secuencia de figuras que se muestran a continuacin.

Un modelo sencillo explica la aplicacin de la trilateracin en el posicionamiento GPS. En la Figura 20 se observa que la medicin de la distancia desde un satlite de rbita (posicin) conocida al receptor permite ubicarlo en cualquier punto colocado sobre la circunferencia que genera la distancia media, si se considera sta como el radio de la circunferencia, teniendo como centro el satlite.

Figura 20.- Posible ubicacin del receptor en funcin de la medicin de distancia hacia un satlite de rbita conocida

Cuando el receptor se enlaza con un segundo satlite, recibe la seal, mide el tiempo y calcula la distancia que lo separa del satlite, y considerando que la posicin del segundo satlite es conocida, ya que es conocida su rbita; la combinacin de las dos distancias permite restringir la posicin del receptor en dos puntos.

Figura 21. Posible ubicacin de un receptor a partir de la medida de distancia desde dos satlites de rbita conocidas. En la Figura 21 se observan dos posibles puntos donde se ubica el receptor (en un plano 2D). La lnea que une los dos satlites de rbita conocida es perfectamente calculable: su distancia y azimut. Pueden formarse dos tringulos desde los dos satlites de rbita conocida hasta los dos posibles puntos donde se ubica el receptor. Esto crea la incertidumbre de cul tringulo resolver. Ambos pueden ser matemticamente resueltos, pero slo uno es el verdadero. La medicin de distancia desde el receptor hacia un tercer satlite, de rbita conocida, permite eliminar la incertidumbre y definir un tringulo, el cual puede ser resuelto a partir de las funciones trigonomtricas. La Figura 22 muestra la forma cmo un tercer satlite permite definir el tringulo a calcular y con esto las coordenadas del punto donde se ubica el receptor.

Figura 22.- Definicin de punto de ubicacin del receptor a partir de medicin de distancia hacia tres satlites de rbita conocida. En la Figura 23 se define la representacin geomtrica del modelo de solucin de la posicin del receptor a partir de la medida de distancia hacia tres satlites de rbita conocida. El clculo puede hacerse desde cualquiera de los satlites, ya que la posicin de estos es conocida en todo momento. Se plantea el clculo de la posicin del receptor, en la Figura 23, a partir de la solucin del tringulo que une los puntos P1-P3-Receptor. Conocidas las coordenadas de P1 y P3 puede calcularse el azimut de esta lnea. Resolviendo el tringulo P1-P3-Receptor es posible calcular los ngulos internos de dicho tringulo. La distancia P1-Receptor es conocida pues es una de las mediciones bsica hechas por el receptor. Restando el ngulo ubicado en el vrtice P1 del azimut P1-P3 se calcula el azimut P1-Receptor. Con estos tres elementos (coordenadas de P1, azimut P1-P3 y distancia P1-Receptor) puede calcularse las coordenadas de Receptor, tanto en el plano horizontal como en el plano vertical.

Figura 23.- Representacin grfica del modelo de solucin trigonomtrica para determinacin de posicin del receptor a partir de la medicin de distancia hacia tres satlites de rbita conocida. El clculo de la posicin del Receptor est ligado a la exactitud de la medicin de la distancia desde el Receptor hasta los tres satlites. La medicin de dichas distancias depende de la exactitud del reloj del Receptor. En la prctica no existen la sincronizacin necesaria entre el reloj del satlite y el reloj del receptor. Esto complica el clculo de las distancias. La seccin que se escribe a continuacin explica cmo abordar la solucin de este conflicto. 5.1.- Solucin de la sincronizacin en la medicin del tiempo

En teora se afirma que tanto el receptor como el satlite generan sincronizadamente los cdigos. En la prctica esto es imposible. El reloj del satlite muestra una exactitud incomparable con la exactitud del reloj del receptor. El reloj del satlite es un reloj atmico, sumamente costoso, cuya exactitud se la debe al empleo de las oscilaciones de un tomo en particular como elemento de control. Cada satlite lleva a bordo cuatro relojes atmicos, para asegurar que como mnimo uno funcione bien.

Los receptores carecen de estos relojes por razones de precio. Esto compromete la sincronizacin en el tiempo de emisin del mismo cdigo. Los cdigos iguales son entonces generados en tiempos diferentes, por estar el reloj del receptor atrasado o adelantado con respecto al reloj del satlite. Para resolver la falta de sincronizacin entre los relojes del satlite y del receptor, que impiden la medicin exacta de las distancias, es necesario abordar otro enfoque del posicionamiento del dispositivo GPS sobre la superficie terrestre el cual debe hacerse considerando el elemento que concretamente mide el dispositivo: el tiempo que tarda la seal de radio emitida por el satlite en rbita para llegar al receptor. Una de las fuentes de error se observa en esta medicin del tiempo por parte del receptor, considerando que ste no dispone de relojes de alta exactitud como s lo disponen los satlites en rbita.

Considerando los dos relojes perfectos (el del satlite y el reloj del receptor), supngase que el receptor est a una distancia equivalente a la recorrida por la luz en cuatro segundos desde el satlite A y a seis segundos desde el satlite B. En dos dimensiones estas dos distancias ubican al receptor en un punto X, tal como se observa en la Figura 24.

Figura 24.- Ubicacin del receptor (X) con relojes sincronizadosContinuando con el supuesto planteado en el prrafo anterior, y considerando la falta de sincronizacin entre los relojes involucrados, se aborda una condicin igualmente hipottica, donde el reloj del receptor est adelantado un segundo, lo cual indicara que el satlite A est a cinco segundos, y el B, a siete segundos, haciendo que el receptor se ubique en un punto XX, distinto al mostrado en la Figura 24. La Figura 25 describe esta situacin.

Figura 25. Ubicacin del receptor en posicin XX como consecuencia del reloj del receptor adelantado.

Si adicionalmente se toma la distancia desde un tercer satlite, C, y ese satlite estuviera a una distancia de ocho segundos del receptor, considerando los relojes perfectos, la posicin del receptor estar en la posicin X tal como lo muestra la Figura 26.

Figura 26. Ubicacin del receptor midiendo desde tres satlites, con relojes sincronizados.

Considerando nuevamente la condicin hipottica de la existencia de un adelanto de un segundo entre los relojes involucrados, la medicin hecha desde el tercer satlite creara una incertidumbre al ubicar dos posibles puntos de ubicacin del receptor, tal como se observa en la Figura 27, donde las lneas de puntos muestran las pseudodistancias causadas por el reloj adelantado, llamando pseudodistancias las distancias con errores ocasionados en la falta de sincronizacin; segn lo cual no existe un punto que est a cinco segundos de A, a siete de B y a nueve de C.

Figura 27. Ubicacin del receptor midiendo desde tres satlites, con reloj del receptor adelantado.

Las computadoras de los receptores se programan para que cuando reciban una serie de datos como estos, que no se interceptan en un punto, asuman que hay algo errneo a causa de que el reloj interno del receptor est desajustado. Entonces la computadora va restando o sumando la misma cantidad de tiempo a todas las mediciones, hasta que logra una respuesta que permita que todas las distancias pasen por un punto.

6.- ERRORES EN EL GPS

Las mediciones con receptores GPS son objeto de una serie de errores, cuyo conocimiento permite el control y correccin necesarios para una medicin de calidad. A continuacin se mencionan las fuentes de error presentes en el proceso de medicin con receptores GPS. Estas fuentes incluyen errores debido a las condiciones atmosfricas, a las imperfecciones del equipo y a las eventuales manipulaciones deliberadas de los administradores de cada constelacin, que para el caso de la NAVSTAR-GPS son conducidas por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos, a travs de la activacin de la disponibilidad selectiva.

En general los errores pueden ser agrupados en tres sub sistemas definidos por el mbito donde se presentan, en funcin directa a lo que le ocurre a la seal cuando esta se genera, cuando se transporta o propaga por la atmsfera, y cuando es recibida por el receptor:

Errores causados en la emisin de la seal (del satlite)

Errores debidos a la distorsin de la seal en su trayectoria

Errores originados en la recepcin de la seal

6.1.- Errores propios del satlite:

Son debidos a las condiciones que pueden perturbar la generacin de la seal. Una de las razones aqu consideradas son las pequeas variaciones que pueden sufrir los relojes atmicos de los satlites. Estos errores son mnimos. Encargados de su monitoreo son las Estaciones de Control Terrestre.

La trayectoria de los satlites en sus respectivas rbitas puede ser objeto de desviaciones. Se define como las diferencias que existen entre la posicin real del satlite en el espacio y la posicin estimada por las efemrides transmitidas en el momento. De su control tambin son responsables las Estaciones de Control Terrestre.

La disposicin de los satlites, uno con respecto a los otros, y estos con respecto a su ubicacin en funcin de la superficie terrestre se conoce como Configuracin Geomtrica. El elemento que evala el efecto de cada Configuracin Geomtrica es llamado Dilucin de Precisin Geomtrica (DGOP por sus siglas en ingls). Segn esta condicin, dependiendo de la posicin relativa de los satlites sintonizados, se pueden hacer clculos con menor posibilidad de error que otros.

Concretamente, si el receptor toma satlites que estn muy juntos en el espacio, las circunferencias de interseccin que definen la posicin se cruzarn a ngulos con muy escasa diferencia entre s. Esto incrementa el margen de error acerca de una posicin. Si el receptor toma satlites que estn ampliamente separados, las circunferencias interceptan a ngulos prcticamente rectos y ello minimiza el alcance de error.

6.2.- Errores debidos al medio de propagacin de la seal

La ionosfera terrestre es una capa de partculas cargadas elctricamente que se encuentra entre 150 y 200 km sobre la superficie terrestre. Esta capa afecta (disminuyendo) la velocidad de las seales de radio GPS. Los receptores de doble frecuencia pueden comparar la hora de llegada de dos seales GPS, de diferente frecuencia, deduciendo con esto el tiempo de desaceleracin que ha sufrido la seal.

Por otro lado, el vapor de agua de la atmsfera terrestre tambin puede afectar las seales en forma y magnitud similares a las de la ionosfera; esta clase de error es casi imposible de corregir, pero su efecto es en realidad muy pequeo.

Adicionalmente a lo mencionado, la seal de satlite, antes de ser recibida de forma directa por los receptores puede rebotar sobre superficies especficas promoviendo lo que se conoce como errores de trayectoria mltiple. Se dice que la trayectoria es mltiple porque no llega de forma directa al receptor: antes rebota en una superficie. Debe evitarse la presencia de elementos que puedan servir de trampoln a la seal, procurando hacer las mediciones en reas despejadas. El trmino con el que se acostumbra sealar este tipo de errores es multipath. Una de las formas cmo se evita la influencia de este fenmeno es el uso de antenas especialmente diseadas para tal fin.

6.3.- Errores debidos a la recepcin de la seal

Una interferencia elctrica puede provocar una alteracin del reloj del receptor, ocasionando una correlacin errnea de los cdigos. Estos errores se caracterizan por ser significativamente grandes o significativamente pequeos. Sobre los primeros el usuario debe estar alerta de acuerdo con mediciones anteriores o resultados esperados, evaluar el origen del error y considerar mtodos de correccin.

En esta categora se acostumbra incluir los errores propios de la activacin de la Disponibilidad Selectiva, la cual puede ser corregida mediante la tcnica de correccin diferencial.

La Figura 28 ordena las fuentes de errores e incluye la magnitud espacial de las mismas.

Figura 28.- Magnitud espacial de errores en mediciones GPS segn diferentes fuentes(http://www.igvsb.gov.ve)7.- SISTEMAS DE COORDENADAS

Desde el punto de vista Cartogrfico, se le llama Sistema de Coordenadas al conjunto de elementos fsicos e imaginarios, fundamentados en modelos matemticos y legales, que en conjunto funcionan como herramienta de localizacin de puntos en la superficie terrestre.

Para iniciar el estudio de los elementos a los cuales se refieren las mediciones hechas con dispositivos GPS es necesario revisar algunas definiciones.

7.1.-Lneas geogrficas: Conjunto de lneas imaginarias, de distribucin convencionalmente asignada sobre la esfera terrestre, que constituyen la plataforma geomtrica sobre la que se sustenta el Sistema de Coordenadas Geogrficas. Las lneas geogrficas son los Paralelos y Meridianos, a partir de los cuales se hace las referencias a los trminos Latitud y Longitud respectivamente. La Figura 29 muestra las Lneas Geogrficas ms destacadas sobre un modelo que representa la superficie del elipsoide.Paralelos: Es uno de los tipos de Lneas Geogrficas. Existe un Paralelo mayor, Paralelo mximo Paralelo Origen, al cual se le asign un valor de 0, que es la lnea que pasa por el Ecuador dividiendo la esfera terrestre en dos partes matemticamente iguales llamadas Hemisferios (Norte y Sur). Todos los Paralelos diferentes del Ecuador, se les conoce como crculos menores. Por cualquier punto de la Tierra puede dibujarse un Paralelo.

Meridianos: son semicrculos mximos que van de Polo a Polo. Cada meridiano posee un antimeridiano, que es el meridiano que forma la imagen especular del primero. Un meridiano junto con su antimeridiano divide la Tierra en dos porciones iguales. Se estableci como Meridiano Principal o Meridiano Origen, por decisin internacional, al meridiano que pasa por Greenwich, poblacin al sureste de Londres asignndole el valor de 0. Por cualquier punto de la Tierra puede dibujarse un Meridiano.

Figura 29.- Lneas Geogrficas principales.

(http://webdelprofesor.ula.ve/)

7.2.- Coordenadas geogrficas: A partir de la rejilla imaginaria que puede formarse entre Meridianos y Paralelos, es posible definir el Sistema de Coordenadas geogrficas, con el cual se determinan todas las posiciones de la superficie terrestre utilizando las dos coordenadas angulares derivadas de la medicin sobre los Meridianos y sobre los Paralelos. En la Figura 30 se detallan los ngulos que se miden desde las lneas geogrficas. El ngulo (o magnitud del arco medido sobre el Paralelo Origen) formado entre el Meridiano Origen (Greenwich) y el Meridiano que pasa por el punto de inters se identifica con la letra ( y a l se hace referencia con el nombre de Longitud Geogrfica o simplemente Longitud. Se mide en grados, minutos y segundos.

La Longitud puede ser Este u Oeste segn el ngulo se mida hacia la izquierda o hacia la derecha del Meridiano Origen, respectivamente. Los valores que se ubican a la derecha del Meridiano Origen (lo que se conoce como Hemisferio Occidental) deben ser expresados como valores negativos.

Figura 30.- Esquema de ubicacin de un punto sobre la superficie terrestre a partir de las lneas geogrficas.

Al ngulo de inclinacin (o arco de circunferencia) definido entre el plano que forma el Paralelo Origen (Ecuador) y el punto de inters sobre la superficie Terrestre, recibe el nombre de Latitud, se identifica con la letra (, y al igual que la Longitud, se mide en grados, minutos y segundos. El Paralelo Origen divide la Tierra en dos Hemisferios matemticamente iguales: Hemisferio Norte y Hemisferio Sur. Los valores medidos desde el Hemisferio Sur normalmente deben ser expresados como valores negativos.

Venezuela, por su ubicacin geogrfica al norte del Ecuador y al Oeste del Meridiano de Greenwich, tiene Latitud Norte y Longitud Oeste.

Al Ecuador y al Meridiano de Greenwich les corresponde valor de 0, y tanto al norte como al sur del Ecuador la Tierra tiene un desarrollo de 90, de tal forma que la Latitud de un punto no puede ser mayor de 90, y asimismo, a la izquierda y derecha del Meridiano de Greenwich la Tierra tiene un desarrollo de 180, y de igual manera, un punto en la Tierra no puede tener una Longitud mayor de 180.7.2.1.- Superficies geodsicas de referencia

Las Superficies Geodsicas de Referencia son las superficies fsicas y matemticas, a partir de las cuales se miden las altitudes de los puntos ubicados sobre la superficie terrestre. Son el Geoide y el Elipsoide.

Geoide: es una superficie equipotencial o de nivel del campo gravitacional terrestre. Esta superficie incluye todos los puntos, en los cuales el potencial gravitacional o la cantidad de trabajo necesario para superar la aceleracin de gravedad son constantes.

Es la superficie fsica que corresponde a la superficie medida con respecto a nivel medio del mar. Los mapas Topogrficos indicas sus elevaciones con respecto al Geoide.

Elipsoide: es una superficie matemtica simple que mejor se aproxima a la forma de la Tierra. Dado que es una superficie matemtica ms que fsica, la mayor parte de los clculos geodsicos se realizan sobre la base de un elipsoide.

Al Elipsoide tambin se le conoce como Elipsoide de Revolucin, e igualmente es definido como la superficie matemtica que mejor se ajusta a la forma de la Tierra representada por el GEOIDE, en la cual se fundamenta el clculo matemtico y transformacin de coordenadas plani-altimtricas. Esta superficie es usada para medir la distancia ms corta desde sta a la superficie terrestre (altura elipsoidal) y esta altura es la que usan los Sistemas Globales de Navegacin por satlites (GNSS).La relacin del Elipsoide con el Geoide se observa en la Figura 31. El Elipsoide, al ser un modelo matemtico puede ser configurado como una figura regular, de contorno uniforme, mientras el Geoide, al ser ajustado a la forma de la superficie del nivel del mar asociado a la superficie terrestre muestra un contorno variado.

Figura 31.- Relacin del Modelo Geoidal y el Modelo Elipsoidal de la Tierra.7.2.2.- Alturas derivadas de las Superficies Geodsicas de Referencia

Altura Geoidal: es la distancia vertical medida desde un punto sobre el Geoide hasta su equivalente sobre el Elipsoide. Se identifica con la letra N.

Altura Elipsoidal: es la distancia vertical medida desde un punto sobre la superficie de la Tierra hasta su equivalente sobre la superficie Elipsoidal. Se identifica con la letra h.

Altura Ortomtrica: es la distancia vertical medida entre la superficie fsica de la Tierra y la superficie del Geoide. Se mide a lo largo de la lnea de la plomada. Se simboliza con la letra HLa relacin entre estas tres superficies est vinculada en la siguiente ecuacin:H = h - N

Usando esta ecuacin es posible determinar fcilmente la altura ortomtrica de un punto sobre la Tierra, si se conoce su altura elipsoidal y la altura del geoide en la misma posicin. Para determinar la altura del geoide sobre un punto de la superficie del territorio venezolano, el Instituto Geogrfico de Venezuela (IGVSB) y el Laboratorio de Geodesia Fsica y Satelital (LGFS) de la Universidad del Zulia (LUZ), calcularon el Modelo Geoidal Venezolano, el cual puede ser utilizado a travs de una aplicacin computacional llamada GEOIDVEN V.1.5 que est disponible previa solicitud al LGFS.

Con el esquema que muestra la Figura 32 puede interpretarse la relacin entre las Superficies Geodsicas de Referencia y la Superficie Topogrfica, as como las alturas generadas entre ellas.

Figura 32.- Relacin Geoide-Elipsoide-Superficie Topogrfica de la Tierra

7.3.- Proyecciones Cartogrficas

Se definen como un recurso matemtico empleado para proyectar la superficie curva de la Tierra a travs de una representacin plana, resolviendo el problema de la distorsin inherente a la transformacin. La construccin de un sistema de Proyeccin implica el procedimiento de desarrollar la superficie del Geoide sobre una figura geomtrica desarrollable.

Otra definicin describe las Proyecciones Cartogrficas como un dibujo sistemtico de lneas en una superficie plana para representar los paralelos de latitud y los meridianos de longitud de la Tierra o una parte de ella.

Una sencilla definicin muestra las Proyecciones como un conjunto de paralelos y meridianos que permiten dibujar mapas. El fenmeno de distorsin que debe abordarse cuando se desarrolla una superficie curva sobre una plana recibe el nombre de Anamorfosis: slo los paralelos o los meridianos pueden ser de dimensin real.

El manejo de las Proyecciones Cartogrficas requiere, entre otras cosas, del conocimiento de algunas dimensiones de la Tierra. Estas dimensiones son utilizadas en la construccin del modelo de representacin abordado por cada Proyeccin.

Distancias del Sol a la Tierra

150.000.000 km

Distancia de la Luna a la Tierra

384.000 km

Dimetro Ecuatorial de la Tierra

12.750 km

Dimetro Polar de la Tierra

12.710 km

Circunferencia Ecuatorial de la Tierra 40.100 kmCircunferencia Polar de la Tierra 40.000 km

Existen varios modelos o tipos de Proyecciones Cartogrficas. Cada una conserva en una correcta dimensin los ngulos entre las lneas, las reas por ellas formadas o sus distancias.

De acuerdo con la magnitud que conservan sin alteracin, las Proyecciones Geogrficas se clasifican como:

Proyecciones Conformes o Isogonas: conservan sobre el mapa el verdadero valor de los ngulos formados por las lneas homlogas, manteniendo la forma de lo representado. En este grupo se encuentra la Proyeccin Universal Transversal Mercator (UTM).

Proyecciones Equivalentes o Equireas: mantiene la proporcionalidad de las reas en los mapas. La Proyeccin Mollwide se ubica en este grupo, junto a otras Proyecciones.

Proyecciones Equidistantes: conservan la proporcionalidad e las distancias en los mapas como corresponde a las distancias reales consideradas sobre la esfera terrestre. Una de las Proyecciones que forman este grupo es la Proyeccin Ortogrfica.

Proyecciones Afilcticas: son las que no poseen ninguna de las propiedades sealadas; pero sus deformaciones se reducen a un mnimo.

7.4.- Coordenadas UTM

Este Sistema de Coordenadas, tambin llamado Universal Transversal Mercator, es un conjunto de lneas ortogonales, derivadas de la Proyeccin Cartogrfica del mismo nombre: Proyeccin Universal Transversal Mercator. Partiendo del fundamento matemtico de esta Proyeccin se genera la Cuadrcula Mercator.

La Cuadrcula Mercator fue diseada para el uso mundial y cubre casi toda la superficie del geoide, tanto en el sentido de latitud como en el sentido de longitud; en la forma primera abarca desde los 80 Norte hasta 80 Sur, y la segunda, de los 180 Oeste a los 180 Este, es decir, cubre toda la longitud terrestre.

Para el establecimiento de la red se ha considerado como meridiano origen el de los 180 W de Greenwich. A partir de este meridiano y siguiendo la direccin Oeste-Este, o mejor dicho en el mismo sentido del movimiento de Rotacin de la Tierra, se ha dividi los 360 de longitud del globo en 60 partes iguales, llamadas Zonas o Husos, cada uno de los cuales tiene una amplitud de seis grados y muestran una referencia llamada Meridiano Central de la Zona.

Una manera de interpretar la formacin de las Zonas consiste en imaginar la Tierra como una naranja, que al ser dividida su corteza en 60 partes iguales desde la parte superior a la inferior, y desplegada esta divisin sobre un plano, se obtiene algo parecido a lo mostrado en la Figura 33.

Figura 33.- Modelo de divisin de la Tierra en Zonas o Husos

Casa huso tiene 6 de longitud y resultan 60 husos como ya se mencion. Los Husos se numeran de 1 a 60 comenzando por la izquierda. El primer huso comienza en el Meridiano 180 W de Greenwich hasta el Meridiano 174 W, el huso 2 va desde el Meridiano 174 W al 168 W, y as sucesivamente.

A Venezuela por su ubicacin geogrfica le corresponden los husos: parte del 18, los 19 y 20 completos en Longitud y la parte oeste del huso 21, el cual comprende la parte oeste del huso 21, que es la Zona en Reclamacin con Guyana como se observa en la Figura 34.

Cada huso tiene un Meridiano Central que puede determinarse por la semisuma de los Meridianos lmites, teniendo en cuenta que stos deben ser siempre mltiplos de seis. Por ejemplo, el Meridiano Central del huso 19, que est delimitado por los meridianos 72 W y 66 W, ser (72 +66)/2 = 69, propiamente 69 W.

Para diferentes propsitos cartogrficos se emplean diferentes tipos de Proyecciones. La Proyeccin Transversal de Mercator se emplea para elaboracin de Mapas y hojas seccionales topogrficas que no excedan de 6 de Longitud geogrfica. Se usa entre las latitudes 80 Norte y 80 S.

Figura 34.- Ubicacin de Venezuela en la distribucin de las Zonas sobre la Cuadrcula Mercator.

El origen para cada Huso o Zona es la interseccin del Paralelo Origen (Ecuador) con el Meridiano Central del Huso, que se identifican como la abscisa y ordenada de origen respectivamente.

Por acuerdo internacional, para evitar el empleo de valores negativos en el eje horizontal de coordenadas, y evitar el uso de los trminos Norte y Sur en el eje vertical de coordenadas, al Meridiano Centra de cada Huso se le asign lo que se conoce como Falso Este, con un valor de 500.000 m, y al origen del uso, que coincide con la lnea el Paralelo Mayor (Ecuador) se le asign valor de 0 m cuando la medicin se hace hacia el Hemisferio Norte, y valor de 10.000.000 m cuando la medicin se hace hacia el Hemisferio Sur.

Considerando que la circunferencia polar tiene una longitud de 40.000 km, que son 40.000.000 m, la cuarta parte, medida desde el Ecuador hacia los Polos tendr 10.000.000 m, de ah los valores adoptados para las coordenadas Norte.

El valor de 500.000 m dado al Meridiano Central de cada Huso tiene la siguiente explicacin: el huso tiene 6 de longitud; cada grado de longitud en el Ecuador mide 111.3 km 111.300 m, aproximadamente. Medio huso, 3 de longitud en el Ecuador medir 111.3 * 3 = 333.900 m, los que restados a 500.000 su resultado nunca llegar a 0 metros.

Un punto con valores de coordenadas UTM Norte = 1.434.567 m y Este = 323.456 m indica que est a 1.434.567 m al Norte del Ecuador y a 176.544 m al oeste del Meridiano Central.

7.5.- Marco de Referencia Espacial para el manejo de Coordenadas

A Finales de 1949 se procedi a seleccionar una zona del pas que tuviera un campo gravimtrico apropiado para ser usado como Marco de Referencia Geogrfico Nacional. Fue despus de muchas conjeturas que se escogi la Estacin La Canoa, la cual en lo sucesivo sera identificada como Datum La Canoa.

El Datum La Canoa, como punto geogrfico, est ubicado en el Estado Anzotegui, en el centro poblado La Canoa, exactamente en la esquina sur oeste de la Iglesia del pueblo del mismo nombre, puede verse en la Figura 31.Este Datum fue primeramente establecido con carcter preliminar, para encadenar tramos de redes de triangulacin geodsica, de pases situados al norte y al sur de Venezuela. Ms tarde en 1956, el Datum La Canoa, por razones de naturaleza tcnica, de ubicacin y perturbaciones mnimas en el rea, fue considerado como el Datum Sudamericano Provisional o Datum Gravimtrico Internacional, y para Venezuela comenz a ser considerado como el Datum Geodsico definitivo para su control horizontal y vertical.

Dato el avance de la tecnologa en procedimientos y equipos de medicin, en Venezuela, se desarrollaron programas de masificacin de la red geodsica, siendo necesario ajustar las mediciones a un sistema de referencia de aceptacin mundial. Ene se sentido se eligi usar el WGS84, llamado Sistema Geodsico Mundial, considerando que los equipos de medicin GPS estn originalmente asociados a dicho sistema tomando en cuenta su asociacin histrica.

Como consecuencia de lo anterior y por resolucin del Ministerio del Ambiente y de los Recursos Naturales publicada en la Gaceta Oficial N 36.653, de fecha 03 de Marzo de 1999, entra en vigencia desde el 1 de Abril de 1999, como Datum oficial, el Datum SIRGAS-REGVEN, para ser utilizado como el sistema de referencia geocntrico en Venezuela, en sustitucin del Datum La Canoa, tambin conocido como Provisional Sur Amrica 56 (PSAD 56, elipsoide de Hayford). REGVEN se presenta como una densificacin del sistema SIRGAS (Sistema de Referencia Geogrfica de Amrica del Sur) en el pas; adoptando el IERF (Internacional Earth Rotation Service) y el ITRF (International Terrestrial Reference Frame) con parmetros del elipsoide GRS 80 (Geodetic Reference System de 1980).

Figura 35.- Caracterstica fsica y ubicacin espacial del punto topogrfico conocido como Datum La Canoa, ubicado en el Estado Anzotegui.8.- FUNDAMENTOS DEL POST PROCESAMIENTO O SISTEMA DE CORRECCIN DE SEALES: GPS DIFERENCIAL.

Existen varios sistemas o mtodos de correccin de las lecturas tomadas con dispositivos navegadores. Originalmente estos dispositivos no estn diseados para aplicar, sobre los datos con ellos tomados, tcnicas de post procesamiento. Sin embargo, gracias a las investigaciones desarrolladas por el Profesor Antonio Tabernero Galn, en Espaa (Universidad Politcnica de Madrid), en la actualidad est disponible a travs del portal web http://artico.lma.fi.upm.es/numerico/miembros/antonio/async/ un par de programas, de descarga libre, con los cuales es posible capturar, desde algunos modelos especficos de dispositivos GPS navegadores de la marca Garmin, mediciones de seales transmitidas en la frecuencia de Enlace 1 (Link 1 L1) de 1575.42 MHz.

La seal L1 es modulada con dos cdigos de ruidos pseudo-aleatorios (Pseudo Random Noise PRN): un cdigo Protegido (Protected P), y un cdigo de adquisicin limpia (Clear/Adquisition C/A). Cada satlite tiene un cdigo nico para suministrar su identidad para la adquisicin y localizacin. El cdigo C/A se repite cada milisegundo para facilitar la adquisicin.

Es del conocimiento general que para la Topografa Geodsica precisa (precisin en el orden de los centmetros), es necesario un receptor de doble frecuencia al igual que para grabar datos de GPS diferencial esttico, adems, de un paquete de post procesamiento de alta calidad. Para una exploracin o navegacin con los mnimos requerimientos de exactitud (100 metros y menos) puede ser suficiente con un receptor de mano con frecuencia simple. La metodologa que se expone a continuacin promueve el empleo de dispositivos navegadores emulando los dispositivos de mayor exactitud (geodsicos) al permitir la captura y registro de la seal L1.

La topografa diferencial con GPS es tambin conocida como posicionamiento relativo o translocacin. Los mtodos diferenciales pueden proveer diferencias de posiciones que son mucho ms exactas que las mediciones estndar de GPS. Esto requiere el uso de dos o ms receptores con, por lo menos, un receptor localizado en un punto con posicin conocida. Los datos son recolectados desde cada receptor al mismo tiempo con la informacin siendo recibida desde los mismos satlites. Los efectos de casi todas las fuentes de errores antes mencionadas sern casi iguales para todos los receptores en una misma regin. Los puntos de recoleccin de datos deben estar en lugares libres de errores especficos del sitio tales como la obstruccin de la seal, fuentes de caminos mltiples e interferencia elctrica.

El receptor en el punto utilizado como referencia, con coordenadas conocidas, recibe datos desde los satlites que le permiten calcular su distancia hasta los mismos. La posicin que se calcula de esta manera es diferente a la posicin conocida. Utilizando las coordenadas del punto de referencia se calculan las correcciones que permiten ajustar las pseudo distancias para que estas coincidan en el punto conocido.

Como los errores son casi los mismos para todos los receptores de datos comunes, la diferencia entre la posicin conocida y la posicin errnea, calculadas con la informacin de los satlites, ser igual a la diferencia entre la posicin errnea de los otros receptores y la posicin correcta para ese punto.

La misma correccin combinada de los datos de las distancias a los satlites, la cual es calculada para el punto de referencia, puede ser aplicad a los puntos de los otros receptores cancelando as virtualmente todos los errores de medicin.

Para los propsitos de topografa, el resultado es una diferencia de posicin my precisa entre la referencia y la localizacin de los puntos no conocidos.

La los programas desarrollados por Tabernero Galn son:

Async: se usa para capturar las mediciones desde el dispositivo GPS hacia la memoria del computador. El registro de estos datos se obtiene en formato binario. Gar2rinx: programa con el que se hace la transformacin de datos binarios a datos RINEX. A partir de los datos en formato RINEX es posible emprender dos vas de correccin de los mismos. Ambas asocian estos datos con los registrados en Estaciones Bases de Referencia. En primer lugar se menciona la opcin de post procesamiento disponible a travs del servicio on line que ofrece el Sistema de Referencia Espacial Canadiense (CSRS) al cual se accede desde la direccin web http://www.geod.nrcan.gc.ca/products-produits/ppp_e.php. Como una segunda opcin para el manejo de los archivos RINEX est el procesamiento de los mismos utilizando paquetes de software especializados para tal propsito. Uno de ellos el Total Trimble Control. A travs del portal Web de la Trimble es posible solicitar una versin Demo del programa para su evaluacin, posterior compra y utilizacin en estas tares.

A continuacin se describen un conjunto de pasos preliminares, necesarios para obtener comunicacin entre el dispositivo navegador GPS y el computador donde se hace el registro, luego se explica cmo operar en el computador para iniciar la captura de datos, la transformacin de los mismos al formato RINEX, y por ltimo se resea la primera de las opciones mencionadas para el post procesamiento de los datos.

MANUAL PARA LA CAPTURA DE COORDENADAS UTILIZANDO ALGUNOS RECEPTORES GARMINEquipos:

Dispositivo GPS GARMIN: En la Figura 36 se ilustra la disposicin de los elementos de control en un receptor GARMIN modelo V.Figura 36.- GPS Navegador GARMIN V

Computador porttil: Necesario para el registro de los datos en campo y el procesamiento de los mismos en oficina. Trpode: Sobre este equipo se colocar el dispositivo GPS navegador. Cable de conexin GPS Puerto Serial: Cada dispositivo GPS navegador posee un cable para descargar los datos tomados en campo. En general, el cable es conectado al receptor GPS y en el extremo opuesto posee un puerto serial.

Cable de conexin Puerto Serial-Puerto USB: Actualmente, los computadores porttiles no poseen puerto serial, por lo que es necesario utilizar un cable de conexin que transforme los datos de coordenadas desde el puerto serial al puerto USB del computador. Este cable es conocido como RS-232 a USB, tal como se muestra en la figura 37.

Figura 37.- Modelo cable conexin para transformacin de puerto serial a puerto USB.

Software:Async: Es el programa que se usa para capturar las mediciones desde el dispositivo GPS hacia la memoria del computador. El registro de estos datos se obtiene en formato binario.

Gar2rinx: Programa con el que se hace la transformacin de datos binarios a datos RINEX. Tanto el async 1.23 como el gar2rnx 1.48, pueden ser descargados en forma gratuita del portal web http://artico.lma.fi.upm.es, donde se encuentran disponibles para el sistema operativo Linux y/o para Windows.

CONFIGURACIN DEL DISPOSITIVO GPS NAVEGADOR AL COMPUTADOR

Antes de iniciar la captura de los datos de coordenadas en campo, se debe configurar el equipo receptor para que sea reconocido por el computador a travs de los cables de conexin GPS-Puerto serial-Puerto USB.

El GPS debe contar con un cable de conexin hacia el computador, que opera a travs de un puerto Serial o puerto COM. Esto hace necesario disponer de un cable con el que se hace la transformacin de este tipo de puerto al puerto USB, del cual s dispone el computador. Este tipo de cable es denominado RS-232-USB.

Figura 38.- Conexin del GPS al computador utilizando el cable RS-232Se conecta un extremo del cable dispuesto para el dispositivo GPS navegador al puerto serial del cable y este, a su vez, en el extremo opuesto se conecta al computador. En la figura 38 se observa la conexin dispuesta por los cables GPS-Puerto serial-RS-232-USB-Computador. El cable RS-232-USB debe ser reconocido por el computador, por lo que se debe instalar el software que soporta la transformacin de puerto serial a USB.

El software Async, est configurado para que la captura de datos en campo se realice a travs del puerto serial o puerto COM 1. Es por ello que el cable RS-232-USB se debe configurar de manera que la captura se lleve a cabo a travs de este puerto. Para realizar tal configuracin en el computador, se ubica el panel de control haciendo clic en Inicio y luego se accede al Sistema haciendo doble clic en el icono que se muestra en la figura 39.

Figura 39.- Panel de control e Icono de Sistema en el Sistema Operativo Windows XP

Se despliega una ventana denominada propiedades del sistema y en la parte superior se hace clic en la pestaa Hardware, tal como se observa en la figura 40.

Figura 40.- Propiedades del sistema HardwareSeguidamente, se ingresa al Administrador de dispositivos, desplegndose el rbol de consola que muestra todos los dispositivos instalados en el computador. Se ubican los Puertos (COM & LPT) y se despliegan para observar el reconocimiento del cable RS-232-USB. En la figura 39, se visualizan los dispositivos instalados en el computador y el Hardware que aparece en los Puertos (COM & LPT). Para esta imagen, el puerto seleccionado por el cable RS-232-USB es el COM9. Se debe seleccionar el puerto COM1 posndose sobre el puerto a modificar y accediendo a sus propiedades como se muestra en la figura 41.

Figura 41.- rbol de Consola del Administrador de dispositivos

Figura 42.- Seleccin de las Propiedades del Puerto COMUna vez en las propiedades del Puerto COM, se hace clic en la pestaa denominada Configuracin de puerto y luego en opciones avanzadas. En la figura 43 se detalla la ventana de las propiedades del puerto COM.

Figura 43.- Ventana de Propiedades del Puerto COMEn las opciones avanzadas se despliegan los puertos COM y se selecciona el puerto COM1, tal como se muestra en la figura 44. Se aceptan los cambios realizados e inmediatamente se devuelve a la ventana de Administrador de dispositivo.

Figura 44.- Configuracin avanzada del Puerto COM

Nuevamente, en el Administrador de dispositivo se selecciona el puerto COM, haciendo clic con el botn derecho del ratn, se despliega una ventana donde se selecciona Buscar cambios de hardware (Figura 45) y el computador realiza el cambio del puerto anterior al puerto COM1 como se observa en la figura 46. Se aceptan y se cierran todas las ventanas para culminar la configuracin del dispositivo GPS navegador al computador.

Figura 45.- Ventana del puerto COM para buscar cambios de hardware.

Figura 46.- Reconocimiento del puerto COM1

MONTAJE DEL DISPOSITIVO GPS NAVEGADOR EN CAMPO

Se coloca un Trpode sobre un punto de referencia de la superficie terrestre y sobre el Trpode se coloca el dispositivo GPS tal como se muestra en la Figura 46. Luego que el dispositivo est colocado sobre el Trpode se activa la funcin de encendido. Una vez que el equipo se ha inicializado, se navega por sus pantallas hasta visualizar aquella que muestra las coordenadas del punto sobre el cual se hace la medicin.

Figura 46. Disposicin del dispositivo de medicin GPS sobre un

Trpode colocado sobre un punto de medicin.

CAPTURA Y REGISTRO DE COORDENADAS PARA ALMACENAMIENTO DE DATOS BINARIOS

De algunos dispositivos GPS del tipo navegador, especficamente de la marca Garmin, es posible extraer mediciones de coordenadas espaciadas un tiempo significativamente corto (hasta un tiempo de 1 segundo entre mediciones) y almacenarlas en formato binario para su posterior transformacin a formato Rinex. La captura de los datos debe hacerse durante el tiempo que transcurre la recepcin de la seal por parte del dispositivo GPS, manteniendo conectado ste a un computador porttil donde se ejecuta el programa de captura de datos crudos y donde se almacenen los mismos.

Una vez colocado el GPS sobre el Trpode, se conecta mediante los cables al computador. Debe ser colocado en una condicin segura, bien sea dentro de un vehculo, sobre una mesa, o en el suelo, protegido del sol con una sombrilla y conectado a una fuente de poder si es el caso que la batera no cuente con suficiente carga para mantener al computador en funcionamiento. La Figura 47 recoge una ilustracin de la forma cmo deben estar los elementos de medicin dispuestos en campo. En esta Figura puede observarse sobre el Trpode, la antena del GPS, el computador donde se corre el programa para almacenamiento de datos binarios, un punto de coordenadas conocidas, y una fuente de poder. Se recomienda incluir una sombrilla que proteja el computador.

Figura 47. Disposicin de equipos en campo para captura de datos binarios.

Las mediciones deben hacerse preferiblemente en das despejados, y en puntos que presenten la menor obstruccin posible para la seal para evitar el efecto Multi Path. Igualmente se hace necesario desactivar la funcin de recepcin de datos WAAS del GPS, y asegurarse que el mismo muestre la opcin Garmin en la Interface. Ambos ajustes se hacen accediendo desde el men principal del dispositivo hacia la opcin de ajuste o setup.

El programa que se usa para descargar los datos del GPS y almacenarlos en formato binario en el disco del computador, async_1_23, debe ser almacenado en dicho disco en una direccin relativamente corta. Se crear una carpeta exactamente en el disco C, y se identificar con el calificativo de GPS. En dicha carpeta se instala el programa async_1_23. Este programa corre bajo ambiente DOS, por lo que para ser activado se invocar a travs de lo que se conoce como smbolo de sistema.

Una vez activado el smbolo de sistema, aplicando la secuencia Inicio - Todos los Programas Accesorios - Smbolo de sistema, para el sistema operativo Windows XP, se navega hasta la direccin donde se encuentra instalado el programa, que para este caso debe verse en la ventana del sistema de la forma: C:\> cd GPS. Para correr la aplicacin del async es necesario colocar en la lnea de comandos la sentencia:

async_1_23 -p com1 -rinex -t 1200 -o nombre del receptor GPS.bin

La expresin completa de la lnea de comando que se aplica sobre la ventana del sistema operativo MS-DOS con el propsito de obtener los datos crudos del GPS navegador, luego que ste ha sido encendido y conectado al computador, es la siguiente:

C:\> GPS async_1_23 -p com1 -rinex -t 1200 -o nombre del receptor GPS.bin

Donde async_1_23 es el nombre del programa que extrae los datos. -p com1 es un comando propio de async que seala el puerto al cual est conectado el GPS hacia el computador. -rinex es un comando que indica la forma en la que sern transformado los datos que se dispone descargar. -t 1200 indica el tiempo durante el cual se estar haciendo la descarga de datos. -o nombre del receptor GPS.bin es la expresin que asigna al nombre al archivo de salida, con extensin .bin para datos binarios.

Figura 48. Ventana del sistema operativo MS-DOS ejecutando el Software Async_1_23.Transcurrido el tiempo de captura de datos el programa crear un archivo con el nombre indicado (nombre del receptor GPS.bin) que almacena la descarga en formato binario, el cual ser transformado a formato RINEX usando el programa gar2rinx.

El programa gar2rinx se almacenar en la carpeta GPS ubicada en el disco C, de la misma forma como se hizo con el programa async. Este programa tambin se corre bajo sistema operativo MS-DOS. La lnea de comando completa que se aplicar para la transformacin de los datos binarios en datos RINEX es la siguiente:

gar2rnx_1_48 nombre del receptor GPS.bin -nav f (extrae datos de navegacin)

gar2rnx_1_48 nombre del receptor GPS.bin -rinex -reset -area CR01 f

(genera archivo rinex)

El resultado ser un archivo rinex de nombre nombre del receptor GPS en formato rinex.

Procesamiento de los datos GPS a partir del CSRS: En el portal Web http://webapp.csrs.nrcan.gc.ca se muestra la descripcin del servicio de procesamiento de datos crudos de esta Institucin bajo los trminos siguientes: es una aplicacin on line de procesamiento de datos GPS que permite a los usuarios GPS enviar informacin de datos crudos tomados con estos dispositivos, va Internet, y recuperar el posicionamiento mejorado usando informacin de rbita precisa, tanto en el Sistema de Referencia Espacial Canadiense (CSRS) como en el Marco de Referencia Internacional (ITRF).

Este mtodo permite mejorar la exactitud de los datos tomados con GPS. El esquema que se muestra en la Figura 49 detalla el procesamiento de datos GPS con el uso del mtodo CSRS.

Figura 49. Procesamiento de datos GPS en CSRS (Canad, S/F)El tiempo mnimo de captura de los datos depender de la exactitud requerida. Para el caso de ser necesaria exactitudes mximas posibles, la medicin debe desarrollarse en un tiempo mayor a 12 horas. Para exactitudes sub mtricas tiempos de medicin mayores de dos horas son suficientes.

Una vez disponibles el registro de los datos en formato RINEX este archivo debe ser enviado al servicio on line de la CSRS para su post procesamiento. Desde la direccin Web http://www.geod.nrcan.gc.ca/products-produits/ppp_e.php es posible acceder al procedimiento de envo de los datos.

En principio es necesario que el usuario est registrado en el sistema del CSRS de modo que pueda acceder a l a travs de una cuenta propia. Para el acceso se requiere de una identificacin de usuario, que es el correo electrnico del usuario, al cual sern enviados los resultados, y una clave. Luego del ingreso del usuario al sistema el mismo arroja una ventana como la que se muestra en la Figura 49.

Figura 50. CSRS-PPP Punto preciso de posicionamientoEl usuario debe seleccionar la opcin de CSRS-PPP (Punto Preciso de Posicionamiento), como se muestra en la Figura 50, que permite la entrada de envo de los datos en formato rinex. Establece opciones de manera esttica o cinemtica, al igual que la seleccin del sistema de referencia, el cual debe ser establecido como ITRF-WGS-84, la Figura 51 ilustra la seleccin del archivo, el modo de procesamiento y el sistema de referencia.

Figura 51. Busqueda del archivo para el envio a travs del CSRS.

Siguiendo las instrucciones del portal Web antes mencionado es posible enviar el archivo RINEX de los datos crudos tomados por el GPS navegador, y recibir en cuestin de pocos minutos, va correo electrnico, los resultados del procesamiento.

Bibliografa consultadaASIFUNCIONA. As funciona el gps. [Documento en lnea]. Disponible en: http://www.asifunciona.com/electronica/af_gps/af_gps_1.htm. [Consulta: Febrero 2008].

BALLESTEROS, N. (1990). Topografa. Limusa. Mxico- Mxico. Pg. 148

BANISTER, A; RAYMOND, S; y BAKER R. (2002). Tcnicas Modernas en Topografa. Sptima edicin. Mxico- Mxico. Pg.190.

BANASZAK, O. (1998). CURSO DE Geodesia. Programa de Cooperacin Franco-Venezolano UCV/PDVSA- Palmaven/Embajada de Francia, Maracay- Venezuela.

CALZADILLA, R. (2007). Parmetros de Ajustes para el Posicionamiento Espacial del GPS Navegador GarminV. Trabajo de Grado. Escuela de Ingeniera Agronmica. Universidad de Oriente. Maturn. Monagas. Venezuela.

CANADA. S/F. Sistema de Referencia Espacial Canadiense. [Documento en lnea]. Disponible en: http://209.85.133.132/translate_c?hl=es&u=http://www.geod.nrcan.gc.ca/index_e.php&usg=ALkJrhjE4YJwIeOZM1HcnnWQBJqE6XdBdg. [Consulta: 13/03/09].

CAMARGO, P; REDIVO, I y FLORENTINO C. (S/F). Posicionamiento con Receptores GPS d Navegacin. Faculdade de Cincias e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista, Presidente Prudente.

CASANOVA, L. (2008). Topografa Plana. Primera edicin. Mrida- Venezuela. Pg.101.

DOMNGUEZ, F. (1998). Topografa General y Aplicada. 13 edicin. Mxico- Mxico. Pg.55.

ELVECIO P. (S/F) Sensores Espaciales para Estudios Ambientales, a las Puertas del Siglo. [Documento en lnea]. Disponible en: http://www.saber.ula.ve/db/ssaber/Edocs/pubelectronicas/revistaforestal/vol432/articulo43_2_8.pdf. [Consulta: 08/09/08].

HERNNDEZ, J. N. (2005). Propuesta de Diseo de la Red Nacional de Estaciones GPS Permanentes. Trabajo de Grado. Escuela de Ingeniera Agronmica. Universidad Central de Venezuela. Maracay- Aragua- Venezuela.

IGVSB. (2004). REMOS. [Documento en lnea]. Disponible en: http://www.igvsb.gov.ve/remos/inf_gen.php. [Consulta: 04/09/08].

JIMNEZ, G. (2000). Fundamentos y Aplicaciones del GPS en Tiempo Real. Trabajo Especial de Grado para obtener el titulo de Ingenieria Geodsica, Universidad del Zulia, Maracaibo- Venezuela.

LPEZ, S. (1996). Topografa. Segunda edicin. Madrid- Espaa. Pg.397.

MALAV, V. (2001). Topografa y Principios de GPS Aplicables al Diseo de Vas Agrcolas. Trabajo Presentado como Requisito Parcial para Ascender a la Categora de Profesor Asistente. Uiversidad de Oriente. Monagas- Maturn- Venezuela

MCCORMAC, J. (2007). Topografa. Editorial Limusa. Mxico- Mxico. Pg.265.

NAVAS, E. (2005). Saber Electrnica. Sistema de Posicionamiento Global. Edicin Internacional N 182, Mexico - Mexico

TIPULA, P. y OSORIO, M. (2006). Introduccin al Sistema de Posicionamiento Global. [Documento en lnea]. Disponible en: http://www.ibcperu.org/doc/public/src/00362.pdf . [Consulta: Febrero 2008].

TECHNONEWSBLOG. (2008). GPS vs A-GPS y GPS diferencial. [Documento en lnea]. Disponible en: http://www.technonewsblog.com/es/mobile-computing/705/a-gps-vs-gps-e-differential-gps/. [Consulta: 27/02/09].

TORRES, N. (2001). Topografa. 4ta edecin. Editorial Escuela Colombiana de Ingeniera, Bogot- Colombia.

TURIO, C; MOZAS, A y TABERNERO, A. (2007). Aplicaciones de los Navegadores a la Topografa. [Documento en lnea]. Disponible en: http://artico.lma.fi.upm.es/numerico/miembros/antonio/async/ [Consulta: 13/03/09].

TRIMBLE. (S/F.). Trimble el Total Controlan. [Documento en lnea]. Disponible en: http://cc.msnscache.com/cache.aspx?q=trimble+total+control&d=73887687508612&mkt=es-XL&setlang=es-ES&w=e379c59e,4dc345b6. [Consulta:19-09-08].

VILCHEZ, J. (2000). Introduccin a los Sistemas de Informacin Geoespacial. Primera Edicin. Mrida- Venezuela. Pg. 39.

WOLF y BRINKER. (1997). Topografa. 9na edicin. Editorial Alfaomega, Mexico.

WIKIPEDIA ENCICLPOEDIA LIBRE. (2009). Precision y Exactitud. [Documento en lnea]. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Precisi%C3%B3n_y_exactitud. [Consulta: 04-04-09].

GPS GEODSICO (5 cm)

GPS CARTOGRFICO (50 cm)

GPS NAVEGADOR (15 m)

(a) (b)

Figura 16.- Medicin de distancia hacia un segundo satlite (a). Puntos de posible ubicacin del receptor GPS luego de medir hacia dos satlites en rbita (b)

(b)

Figura 17.- Medicin de distancia hacia un tercer satlite (a). Puntos de posible ubicacin del receptor GPS luego de medir hacia tres satlites en rbita (b)

Receptor

EMBED AutoCAD.Drawing.17

Meridiano del punto P

1

2

3

58

59

60

29

30

31

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Sistema de referencia (ITRF-WGS-84)

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