novas técnicas en topografía: gps INTRODUCCIÓN. GPS

novas técnicas en topografía: gps
INTRODUCCIÓN.
A tecnoloxía do GPSfoi desenvolvida polo departamento de Defensa dos Estados Unidos de América como
un sistema de navegación orixinariamente militar, na actualidade está a ser utilizado en aplicacións de
diversos campos da esfera das actividades civís: os levantamentos hidrográficos, o control e o seguimento da
dinámica da codia terrestre, os levantamentos de triangulación xeodésica, a navegación marítima, aérea e
terrestre, a agricultura, a topografía de enxeñería e os Sistemas de Información Xeográfica (SIX).
¿QUE É O GPS?
O sistema GPS de satélites NAVSTAR foi deseñado para substituír a tódolos sistemas satelitais previos,
empregados en navegación. Como o foi o sistema NNSS de satélites TRANSIT.
Os satélites atópanse o suficientemente lonxe como para evitar os problemas que atopan os sistemas con base
na Terra e usan tecnoloxía de precisión para dar posicións, con exactitude, a calquera punto, as 24 horas do
día.
Este Sistema consiste en 24 satélites distribuídos en seis planos orbitais. Ademais contarase con 3 satélites de
reposto os que se manterán en órbita a obxecto de substituír a calquera que presente problemas operacionais.
Os satélites mantéñense en órbitas semicirculares, inclinadas en 55º, a unha altitude de 20.000 km. E cun
período aproximadamente de 12 hrs. A órbita dos satélites permite que 4 deles sexan visibles para un
observador en todo momento e desde calquera punto do globo. O satélite operacional do sistema GPS terá
unha duración media de 6 anos e estará proxectado para 7 anos e medio. A potencia é proporcionada por dous
paneis convertedores de enerxía solar, os que continuamente seguen ao sol, cargando as baterías a bordo para
cando o satélite se atope na parte escura da súa órbita.
Posto que GPS foi pensado como un sistema de uso militar, esta estructurado de tal maneira que sexa
impermeable ás interferencias.
¿COMO FUNCIONA O RECEPTOR GPS?
O concepto que utiliza GPS se pode resumir co seguinte exemplo:
1
O sistema GPS
Medindo a fase nomomento de chegada dos sinais de, alo menos catro satélites permiten
calcular catro parámetros: posición nas tres dimensións (X, Y, Z) e hora de GPS (T)
Pensemos que necesitamos coñecer o noso emprazamento e coñecemos a distancia a un satélite A, de
aproximadamente 11.000 km. Isto indicaranos que nos atopamos nalgures, sobre unha esfera imaxinaria con
centro no satélite e de radio igual a 11000 km.
Agora se ao mesmo tempo coñecemos a distancia a un satélite B que é de 12.000 km xeraremos un círculo de
contacto onde se interceptan as dúas esferas.
Entón, se facemos unha medición cara un terceiro satélite C, poderemos situarnos con maior seguranza,
porque se sabemos que nos atopamos a 13.000 km hai só 2 puntos posíbeis no espacio.Eses dous puntos están
onde a esfera de 13.000 km curta ao círculo de intersección das esferas de radio 11.000 e 12.000 km.
Polo tanto 3 medicións xeran un punto de contacto. Poderíamos facer unha cuarta medición a outro satélite,
xeralmente un dos puntos corresponde a unha situación fora de rango ou irreal. O punto erróneo pode que non
se atope dentro da Terra ou pode ter unha velocidade maior, pero as computadoras a bordo dos satélites GPS
poden discernir correctamente.
Cada satélite procesa dous tipos de dados: as Efemérides que corresponden á súa posición exacta no espacio e
o tempo exacto en UTM (Universal Time Coordinated), e os dados do Almanaque, que son estes mesmos
dados pero en relación cos outros satélites da rede, así como tamén as súas órbitas. Cada un deles transmite
todos estes dados vía sinais de radio ininterrompidamente á Terra.
Fiabilidade e exactitude dos dados (GPS diferencial)
Tendo en conta que o sistema GPS foi deseñado e desenvolvido para aplicacións militares, debese sinalar que
os receptores que se atopan no mercado son para uso civil, polo que o Departamento de Defensa dos EEUU
2
necesitaba ter unha maneira de limitar esa exactitude para previr que esta tecnoloxía fose usada dun xeito non
pacífico.
Para limitar a súa exactitude incorporáronse erros aleatorios ao sinal, é dicir, que os receptores civís (non os
militares) están suxeitos a unha degradación da precisión, en función das circunstancias xeoestratéxicas e
xeopolíticas do momento, que fica regulada polo Programa de Dispoñibilidade selectiva ou SA (Selective
Availability) do Departamento de Defensa (DoD) dos EEUU. De todo iso dedúcese que, habitualmente, os
receptores GPS teñen un erro nominal no cálculo da posición de aprox.15 m. que poden aumentar ata os 100
m. cando o DoD o estime oportuno.
Se a utilización que se lle fose a dar ao receptor GPS requirirse máis precisión aínda, case tódalas sinaturas
dispoñen de dispositivos opcionais DGPS (GPS Diferencial) que diminúen o erro ata unha marxe de 1 a 3
metros. O DGPS consiste en instalar un receptor GPS nunha situación coñecida, de tal xeito que este GPS
dará erros de situación ao comparalos coa súa exacta situación, e así poder determinar cal é o factor de erro
que está a introducir cada satélite. Esta información envíase vía radio nunha frecuencia determinada que pode
ser captada por un receptor diferencial que a introducirá no GPS (preparado para DGPS) e este calculará a
nosa nova posición tendo en conta este factor de erro.
Dado que toda a información se colecta dixitalmente no campo, a maioría dos erros humanos fican
eliminados. Pódense producir mapas dixitais rápida e profesionalmente. Toda a información fica lista para
introducila a Autocad ou calquera outro paquete XIS tais como Mapinfo ou ARCView.
O seguinte paso na evolución dos sistemas GPS semella lóxico, acadar no campo as precisións do GPS
diferencial ata chegar a un máximo de 10 cm.
De novo a solución é sinxela. Se adapta un emisor de radio en FM a un receptor GPS que permanecerá fixo no
campo. Á equipa GPS móbil acoplaráselle un receptor FM e un potente ordenador cun software de proceso de
dados. Desta forma están as dúas equipas comunicadas e procesando dados á vez, polo que se pode traballar
no campo a tempo real con precisión centimétrica.
Os seus inconvenientes son:
• Ter que levar as dúas equipas pesadas durante o traballo.
• Abandonar temporalmente unha equipa no campo.
A solución está en marcha, neste momento estase a estender por España unha rede de receptores fixos,
chamados bases comunitarias, ás que teñen acceso tódolos usuarios de GPS.
Proyecto Santiago estudia a posta en funcionamento dunha estación de referencia GPS da marca Leica, no
Excmo. Concello da cidade de Santiago de Compostela (A Coruña − Galicia).
As características técnicas desta equipa van satisfacer as necesidades de calquera usuario GPS, permitindo
unha maior flexibilidade no traballo, conseguindo un cen por cen de compatibilidade entre diferentes equipas
e asegurando un alto grao de precisión e fiabilidade nos resultados.
A estación de Referencia GPS componse dunha equipa de duplo frecuencia con medidas de código e fase,
dotada dos dispositivos axeitados que faciliten o emprego por parte dos usuarios tanto en Tempo Real como
en Post−Proceso, ademais de xestionar arquivos RINEX de formato universal.
Os obxectivos principais do estacionamento desta antena de Referencia son:
Ampliar a rede de estacións de Referencia GPS, contribuíndo ao desenvolvemento deste sistema por todo
3
Europa.
Facilitar os dados da estación a calquera usuario, ben en Tempo Real (radio−módem, telefonía GSM), ben
en Post−Proceso (Internet, BBS).
Conseguir coordenadas precisas UTM con grande fiabilidade no menor tempo posible, reducindo
considerablemente os custes e aumentando a calidade dos traballos.
Estar á vangarda tecnolóxica nos correspondentes sectores.
Á vez que madura o segmento de usuarios de GPS, a partir das súas etapas iniciais, con traballos
especializados de baixo volume, ata o seu uso masivo polo público en xeral, como unha nova utilidade, estase
a establecer unha infraestructura de apoio en forma de múltiples redes de estacións de referencia e de control.
Mentres que fai 5 anos calquera que quixese usar GPS para levantamentos ou para navegación, é probable que
tivese que despregar as súas propias estacións de referencia, dentro de 5 anos os usuarios das zonas máis
industrializadas do planeta disporán dunha grande variedade de redes de referencia e de servicios existentes
entre os que escoller. A elección do servicio de estacións de referencia basearase en aspectos tais como:
precisión requirida, equipas de receptores de RF dispoñibles ao usuario, ratios de dados necesarios e, por
suposto, custes. Igualmente aqueles que precisen información de precisión de órbitas e/ou modelos
ionosféricos, para levantamentos con liñas de base longas, poderán obter esta información desde numerosas
fontes.
A dependencia do usuario nestas redes de referencia converterase nun negocio a grande escala nun futuro
próximo.
GPS monofrecuencia e bifrecuencia.
Un sinal de GPS pasa a través de partículas cargadas no seu paso pola ionosfera e entón ao pasar a través de
vapor de auga na troposfera perde algo de velocidade, creando o mesmo efecto que un erro de precisión nos
reloxos.
Hai un par de xeitos de minimizar este tipo de erro. Por un lado, poderiamos predicir cal sería o erro tipo dun
día promedio. A isto chámaselle modelación e pódenos axudar pero, por suposto, as condicións atmosféricas
raramente se axustan exactamente o termo medio previsto.
Outra maneira de manexar os erros inducidos pola atmosfera é comparar a velocidade relativa de dous sinais
diferentes. Esta medición de duplo frecuencia é moi sofisticada e só é posible en receptores GPS moi
avanzados.
Cada satélite emite sinais a dúas frecuencias coherentes obtidas a partir de reloxos atómicos moi estables:
f1=1575,42 MHz (sinal L1) e f2=1227,6 MHz (sinal L2). Ambas portadoras modúlanse en fase polos
códigos pseudo aleatorios (Pn e An) e os códigos binarios que constitúen a Mensaxe de navegación
(NAVDATA). Esta técnica de modulación impide que receptores que non dispoñan do código pseudo
aleatorio lean a Mensaxe de navegación.
L1: Portadora L1 situada na banda L de emisións electromagnéticas, é o sinal primario radiado desde os
satélites da constelación NAVSTAR, cunha frecuencia de 1575.42 MHz. Sobre ela modúlanse os códigos
C/A, o código P e a Mensaxe de navegación. Os receptores capaces de captar soamente esta frecuencia
denomínanse receptores monofrecuencia.
L2: Portadora L2 situada na banda L de emisións electromagnéticas, é o sinal secundario radiado desde os
satélites da constelación NAVSTAR, cunha frecuencia de 1227.60 MHz. Sobre ela modúlase o código P. A
4
portadora L2 permite eliminar a demora ionosférica producida no sinal, por comparación coa portadora L1,
nos receptores bifrecuencia.
A maioría dos instrumentos ofertados para aplicacións topográficas son de frecuencia dual, nembargantes, os
instrumentos de frecuencia única son capaces de acadar precesións dun ppm.
Outros problemas na recepción de dados
Un Rudo Viaxe sobre a terra
Os problemas para o sinal de GPS non acaban cando chega á terra. O sinal pode rebater varias veces debido a
obstruccións locais antes de ser captada polo noso receptor GPS.
Este erro é similar ao dos sinais fantasma que podemos ver na recepción de televisión. Os bos receptores GPS
utilizan sofisticados sistemas de rexeitamento para minimizar este problema.
Problemas no satélite
Aínda sendo os satélites moi sofisticados non teñen en conta minúsculos erros no sistema.
Os reloxos atómicos que utilizan son moi, pero moi, precisos, pero non son perfectos. Poden ocorrer
minúsculas discrepancias que se transforman en erros de medición do tempo de viaxe das sinais.
E, aínda que a posición dos satélites é controlada permanentemente, tampouco poden ser controlados a cada
segundo. Desa maneira pequenas variacións de posición ou de efemérides poden ocorrer entre os tempos de
monitoreo.
Algúns ángulos son mellores que outros
A xeometría básica por si mesma pode magnificar estes erros mediante un principio denominado "Dilación
Xeométrica da Precisión", ou DXDP
Sona complicado pero o principio é simple.
Na realidade soe haber mas satélites dispoñibles que os que o receptor GPS necesita para fixar unha posición,
de xeito que o receptor toma algúns e ignora ao resto.
Se o receptor toma satélites que están moi xuntos no ceo, as circunferencias de intersección que definen a
posición cruzaranse a ángulos con moi escasa diferencia entre si. Isto incrementa a área gris ou marxe de erro
acerca dunha posición.
Se o receptor toma satélites que están amplamente separados, as circunferencias intersectan a ángulos
practicamente rectos e iso minimiza a marxe de erro.
Os bos receptores son capaces de determinar cales son os satélites que dan o menor erro por Dilación
Xeométrica da Precisión.
Erros Intencionais
Aínda que resulte difícil de crer, o mesmo Goberno que puido gastar 12.000 Millóns de dólares para
desenvolver o sistema de navegación máis exacto do mundo, está a degradar intencionalmente a súa
exactitude. Dita política denomínase "Dispoñibilidade selectiva" e pretende asegurar que ningunha forza
5
hostil ou grupo terrorista poda utilizar o GPS para fabricar armas certeiras.
Basicamente, o Departamento de Defensa introduce certo "ruído" nos dados do reloxo satelital, o que á súa
vez tradúcese en erros nos cálculos de posición. O Departamento de Defensa tamén pode enviar dados orbitais
lixeiramente erróneos aos satélites que estes reenvían aos receptores GPS como parte do sinal que emiten.
Estes erros no seu conxunto son a maior fonte unitaria de erro do sistema GPS. Os receptores de uso militar
utilizan unha clave encriptada para eliminar a Dispoñibilidade selectiva e son, por iso, moito mais exactos.
A liña final
Afortunadamente todos eses erros non suman demasiado erro total. O DGPS ou GPS diferencial, do que xa
temos falado, reduce significativamente estes problemas.
Diferencias nos receptores GPS
Hai varios tipos de receptores GPS. Os receptores de baixo alcance (low end receiver) custan soamente centos
de euros, pero ás penas acadan unha precisión dentro dos 50 metros. Os receptores de medio alcance comezan
cun prezo de 1.000.000 Ptas. (6.010 €). Estes receptores están por embaixo do rango de precisión.
Os receptores profesionais de alto alcance tais como os que usa ACUSAT, custan ó redor de 7.000.000 Ptas
(42.070 €), pero garanten a mellor precisión. Esta é a clase de receptores que usan os topógrafos de campo nos
EEUU.
Con só uns poucos anos de existencia, o GPS revolucionou o mundo da navegación, o do excursionismo e en
definitiva todas aquelas actividades ao ar libre que requiren o uso de mapas, compases ou altímetros: o
montañismo, o esquí ou surf fora pistas, o mountain bike, o 4x4, as travesías, etc. Tódolos GPS incorporan
funcións de navegación realmente sofisticadas que mudan o concepto da orientación.
TIPOS DE RECEPTORES GPS
Receptor secuencial
Este tipo de receptor só conta cun canal.
Segue secuencialmente aos diferentes satélites visíbeis.
O receptor permanece sincronizado con cada un dos satélites alo menos 1 segundo. Durante este tempo
adquire o sinal e calcula a demora temporal. Extrae a demora de só 4 satélites e a partir destes calcula a
posición. Os satélites que escolle son aqueles que teñen mellor SNR.
Estes receptores son:
• Os mais baratos.
• Os mais lentos.
• A súa precisión é menor que a dos outros tipos de receptores.
• Soe empregarse en aplicacións de baixa dinámica (barcos, navegación terrestre...)
Receptor continuo ou multicanle
Neste caso estes receptores dispoñen de alo menos 4 canles.
6
• A cada canle asígnaselle o código dun satélite para que se sincronice con el e adquira a demora con
ese satélite.
• Mídense as demoras simultaneamente.
• Son mais rápidos que os secuenciais á hora de calcular a posición.
• A súa precisión tamén é mellor que no modelo anterior.
• Están recomendados para aplicacións de grande dinámica (aeronaves).
Receptor con canais multiplexados
Temos unha única canle física (hardware).
Temos 4 ou mais bucles de seguimento (software).
Deste xeito débense mostrear tódolos satélites visibles nun tempo inferior a 20 ms, pois así poderemos obter a
información recibida de tódolos satélites visíbeis (Tbit=20ms).
A complexidade software é maior e necesitamos un microprocesador máis potente. Pero ten a vantaxe
respecto ao receptor continuo de que ao empregar unha soa canle física será menos sensible ás posibles
variacións de canle que no caso dos receptores continuos (as canles non poden ser exactamente iguais, unhas
terán unha demora distinta ao resto...).
Exemplos de receptores GPS.
Configuración bifrecuencia para traballos en tempo real (rtk)
• Receptores SCORPIO 6502 SK/MK. coas seguintes características técnicas:
• Receptores de 2 frecuencias e 16 canais L1 compatíbeis cos novos sistemas WAAS/EGNOS. 12
canais L2 completamente operacionais co código P encriptado.
• Mitigación de erros mediante técnicas multi−path, e reducción do ruído dos observables.
• Transmisor UHF para a estación de referencia e receptor UHF para o móbil completamente
integrados.
Ideal para traballos en tempo real. coas seguintes prestacións:
• Inicialización automática en OTF desde 4 satélites a mais de 12 Km de distancia.
• Rango de operación > 50 Km
• Precisión cada segundo, con 4 ou mais satélites e un HDOP < 4 de 5 mm +/−1 ppm
• Outras precesións < 1 cm a 20 Km, > 2 cm a 40 Km
Unidade Soar−GPS de alta funcionalidade con pantalla a color. Excelentes Mapas. Para uso con moito
brillo do sol.
• Receptor Sonar−GPS de moi alta calidade.
• Mapas
• Pantalla de 320 x 240 píxel de cor iluminada.
• Frecuencia Dual 50/200 KHz.
Alta resolución e excelente Pantalla grande de alta definición. Presión a nivel de detalles. Excelente
separación dos obxectivos. Reproductor e gravador dixitais. Sonar con gráficos e GPS con sinalización de
rotas.
Pantalla de 6.38" con cor iluminada de moi alta resolución, 640 x 480 píxel e presentación de cristal líquido
7
coa súa nova tecnoloxía de luz de fondo con cátodo frío. Produce unha incrible cor vivida ao consultar o
Sonar, os Mapas de GPS, con especial visión de noite ou en días moi brillantes.
APLICACIÓNS DO GPS DE ALTA PRECISIÓN
Algunhas das utilidades que nos ofrecen as Estacións de Referencia GPS de alta precisión, combinada con
tecnoloxías de telefonía móbil e de Internet son as seguintes:
Xeodesia
• Comprobación de Redes Xeodésicas
• Obtención de coordenadas WGS84 de vértices Xeodésicos
• Cálculo de parámetros de transformación do sistema WGS84 ao sistema ED−50
• Comprobación das coordenadas ED−50 con proxección UTM dos vértices.
• Cálculo de modelos xeoidais.
• Implantación e densificación de novos vértices xeodésicos e de novas antenas de Referencia GPS.
Topografía
• Levantamentos topográficos de calquera extensión
• Implantación e controlo de bases de levantamento e de replanteo
• Densificación de redes de orde
• Replanteo de calquera tipo de infraestructura (Tempo Real)
• Obtención de coordenadas locais (UTM) de puntos de apoio
No ámbito de aplicacións submétricas, podemos desempeñar labores en xeitos cartográficos, agrícolas,
forestais, medioambientais, catastrais e en todas aquelas onde as precisións necesarias non superen os 2−3
metros de diferencia.
A continuación presentamos un cadro con algunhas das tarefas que podemos realizar nos ámbitos da
cartografía e a agricultura, extensibles ao resto de aplicacións submétricas:
Agricultura
• Confección de mapas de Lindes
• Confección de mapas de Rendemento
• Mostraxe de Solos
• Aplicacións variables de herbicidas, pesticidas e nutrientes
• Plantación de sementes
• Avaliación de danos no campo
• Pulverizacións Aéreas
• Seguimento de lamas e Monitorización medioambiental
• Controlo de inxección directa
• Guiado de maquinaria
• Confección de mapas e xestión forestal
Cartografía
• Recompilación de dados XIS
• Confección de mapas para servicios públicos
• Monitorización Medioambiental
• Operacións ferroviarias
8
• Inspección de estradas
• Estudios catastrais
• Xestión forestal
• Servicios de emerxencia
• Recoñecemento de rotas
• Observacións aéreas
• Controlo de fotogrametría
ALGÚNS TERMOS A TER EN CONTA
2D: Navegación en 2 dimensións (latitude e lonxitude).
3D: Navegación en 3 dimensións (latitude, lonxitude e altura).
ARC/INFO: Software de Sistemas de Información Xeográfica desenvolvido polo Enviromental Research
Institute Systems (ESRI).
Array: Un array é un conxunto de elementos. A antena que levan os satélites son varias antenas helicoidais.
Banda S: É un rango de frecuencias que se asigna para uns determinados sistemas.
BPSK (Binary Phase Shift Keying): É un esquema de modulación en fase. C
Cartografía: Ciencia que ten por obxecto a realización de mapas, e comprende o conxunto de estudios e
técnicas que interveñen no seu establecemento.
Código C/A ou S: Código de fácil acceso ou de clara adquisición estándar do sistema GPS asequible a
tódolos usuarios. Modúlase exclusivamente sobre a portadora L1 a unha frecuencia de 1.023 MHz.
Código P: Código preciso dos sinais GPS. Cada satélite GPS xera un código P único. Emítese sobre as
portadoras L1 e L2 a unha frecuencia de 10.23 MHz.
Constelación: É a flota de satélites que se atopa no espacio.
Cuadrícula: Sistema de Referencia baseado nunha malla cadrada, que se utiliza regulamentariamente na
cartografía oficial dun país. En España emprégase a cuadrícula U.T.M.
Datum: Punto Fundamental do terreo, determinado por observación astronómica, co que se enlazan os
extremos da base do primeiro triángulo dunha cadea de triangulación e que serve de orixe a tódalas
coordenadas xeográficas da rede. En España adoptouse o Datum Europeo ou Datum Potsdam.
Datum Xeodésico: Conxunto de parámetros que determinan a forma e dimensións do elipsoide de referencia.
Demodulación: É a técnica inversa da modulación. A partir do sinal recibido polo receptor a demodulación
obtén a información contida no sinal.
Dispoñibilidade Selectiva: Degradación introducida deliberadamente polo Sector de Controlo de GPS,
controlada a través do Plano Federal de Radionavegación de EEUU, para reducir a precisión nos
posicionamentos con GPS. A degradación prodúcese ao introducir modificacións na información contida na
mensaxe de navegación correspondente ao estado dos osciladores atómicos dos satélites, parámetros orbitais
da constelación e incremento no ruído da fase.
9
Efemérides: Conxunto de parámetros que describen as órbitas dos satélites, recalculados, coas súas
variacións, sobre as órbitas predeterminadas e programadas nos sistemas de navegación dos satélites. As
efemérides dan as posicións dos satélites.
Elipsoide de Referencia: Superficie formada pola revolución dunha elipse ó redor do seu eixo menor e usado
como dado de comparación en levantamentos xeodésicos do globo terrestre. É a figura matemática que máis
se aproxima ao Xeoide, sendo sinxela de definir matematicamente.
ETRF−89: European Terrestrial Reference Frame 1989, Marco de Referencia Terrestre Europeo formado por
unha rede de puntos fiduciais de moi alta precisión, determinada a partir da campaña EUREF−89. Consta de
71 estacións en Europa, das cales España participou cunha estación VLBI, e 14 estacións GPS empregando
equipas bifrecuencia.
GPS: Global Positioning System, sistema de posicionamento con satélites, que desde as súas orixes en 1973
supuxo unha revolución fronte ás técnicas utilizadas en Xeodesia Clásica. A precisión inicial prevista nun
principio, de orde métrica, era a necesaria para a finalidade que tivo nun principio de Navegación en Tempo
Real, pero pronto púxose de manifesto a posibilidade das súas aplicacións en Xeodesia, ao permitir coñecer a
posición do observador con precesións similares ás dos métodos clásicos, mediante o post−procesado de
dados, sendo na actualidade un instrumento capaz de satisfacer demandas dentro dos campos da Xeodinámica
e a Xeofísica. A idea básica do sistema é a medida de distancias entre o receptor e alo menos catro satélites da
constelación NAVSTAR, de maneira que a primeira operación é coñecer a posición do satélite nunha época
determinada por medio dos parámetros orbitais radiodifundidos na Mensaxe de navegación. Desta maneira, e
mediante o tratamento dos observables GPS, que consisten en medidas de fase, tempo e pseudo distancias,
pódese coñecer a posición en post−proceso da antena do receptor, que virán dadas no sistema de referencia
WGS 84, polo que haberá que realizar un transformación deste sistema ao sistema de referencia local que se
precise.
LNA (Low Noise Amplifier): É un amplificador de baixo nivel de ruído para non degradar a calidade do
sinal.
Mensaxe de Navegación: Información sobre cada satélite da constelación NAVSTAR, modulado sobre as
portadoras L1 e L2 a unha frecuencia de 10.23 MHz e transmitido a unha velocidade de 50 bytes/s, a súa
duración é de 12 min 30 segundos. Os dados aparecen estructurados en 25 grupos, cada un das cales consta de
5 celas, nas cales a información que se adxunta consiste basicamente no estado do reloxo na escala de tempo
GPS, efemérides radiodifundidas, modelos da ionosfera para usuarios monofrecuencia e almanaque.
Navegador GPS: Receptor GPS de baixa precisión que permite obter posicionamentos absolutos en tempo
real de maneira rápida. Utiliza como observables as pseudo distancias medidas sobre código C/A. A precisión
a esperar pode variar desde os 50 m, ata ter unha incerteza superior aos 100 metros no caso de estar a
Dispoñibilidade Selectiva activada.
NAVSTAR, constelación: Constelación de satélites de Navegación, Cronometría e Distanciometría, formada
por un total de 22 satélites operativas e outras tres de reserva, caracterízase pola altitude media das órbitas de
20200 km, plano orbital cunha inclinación de 55 graos e un período orbital de 12 horas siderais.
NAVSTAR−GPS (NAVigation System and Ranging − Global Position System): É o sistema de
posicionamento global que estamos a estudiar ao longo destas páxinas.
Período: É o tempo que tarda o satélite en dar unha volta completa á terra.
Polarización: É unha característica do sinal que se transmite.
10
Portadora: É un sinal cuxas características (frecuencia, fase...) varían segundo a información que se quere
transmitir (sinal moduladora). Segundo cal das características da portadora mude a modulación recebe un
nome ou outro (frecuencia − FM, amplitude − AM).
Pseudo distancia: Distancia medida entre a antena do receptor GPS e o satélite. Esta distancia debe ser
corrixida de erros de estado dos osciladores do receptor e do satélite, así como de demoras debidos á
propagación do sinal pola ionosfera e a troposfera.
Rede Xeodésica: Conxunto de puntos denominados vértices, materializados fisicamente sobre o terreo, entre
os cales se realizaron observacións xeodésicas, co fin de determinar a súa precisión tanto en termos absolutos
como relativos. Unha rede Xeodésica é a estructura que sostén a toda a cartografía dun territorio.
Rexente: É a Rede Xeodésica Nacional por Técnicas Espaciais, iniciouse en 1994 como un proxecto no que
colaboraron organismos públicos dotados de receptores GPS en España. Cobre todo o territorio Nacional con
alo menos un vértice en cada folla correspondinte ao Mapa Topográfico Nacional 1:50000.
Secuencialmente: nesta técnica primeiro recebemos o sinal procedente dun satélite e entón o do resto (un
detrás de outro).
SNR: É a relación sinal a ruído. É unha medida da calidade coa que chega o sinal ao receptor T
TRANSIT: É o primeiro sistema de navegación por satélite. Foi desenvolvido pola mariña dos EEUU e pode
considerarse como o antecesor do NAVSTAR−GPS.
Triangulación: Conxunto de operacións que teñen por obxecto fixar sobre a superficie que se quere
cartografar, a posición dos puntos claves que forman unha rede de coordenadas xeográficas nun mapa.
UTM, cuadricula: Retícula trazada en proxección transversal de Mercator entre os 80 graos de latitude Norte
e os 80 graos de latitude Sur. O elipsoide de referencia terrestre divídese en 60 fusos iguais, de 6 graos de
lonxitude, así mesmo cada fuso fica dividido en 20 áreas de 6 graos de lonxitude por 8 graos de latitude, que
se denomina zonas. Cada zona se denota con letras maiúsculas desde a C ata a X inclusive (excluídas as letras
CH, I, LL, Ñ, O), comezando no paralelo 80º Sur e acabando no paralelo 80º Norte. A superficie cuberta pola
cuadrícula divídese en cadrados de 100 Km. de lado. Estes cadrados desígnanse por dúas letras, que indican a
columna e a fila, de maneira que, dentro dun área de 18 graos de lonxitude, por 17 graos de latitude, non se
repita a denominación dun cadrado. O terceiro grao de referencia proporciónao a cuadrícula de 1 km, trazada
dentro de cada cadrado de 100 km. A orixe para cada fuso está a 500 km ao oeste do meridiano central do
fuso, e en ordenadas dáselle ao Ecuador un valor de 10.000 km para os puntos situados no hemisferio Sur e 0
para os puntos situados sobre el.
Xeodesia: Ciencia que ten por obxecto o estudio e a determinación da forma, dimensións e campo da
gravidade da Terra e dos corpos celestes próximos a ela. Previamente á realización do mapa topográfico dun
país, son necesarios os traballos de Xeodesia. Permite obter dados para fixar con exactitude os puntos de
control da triangulación e a nivelación.
Xeodesia Física: É a póla da Xeodesia Superior na que se considera a teoría física do estudio da figura da
Terra e do seu campo gravitatorio. Como obxectivo ten a determinación dos parámetros do elipsoide terrestre,
o estudio das desviacións con respecto á súa superficie e os cálculos do potencial da forza de gravidade
terrestre.
fontes
Direccións de Internet
11
http://almaak.tripod.com/temas/Tiempo.htm
http://artico.lma.fi.upm.es/numerico/miembros/antonio/async/
http://encarta.msn.com
http://galeon.com/cielosur/topografia.htm
http://genweb.net/~cloud/TX/LandInfo/Units.htm
http://media.payson.tulane.edu:8083/html/spanish/pc/r0066s/r0066s0t.htm
http://mhct.mnct.mcu.es/mnct/expo/astr−v6.htm
http://servitrack.com/tienda
http://travel.roughguides.com/content/13322/32011.htm
http://web.aznet.com/aepalmer/surveyor.htm
http://www.acusat.com.hi/apl3.html
http://www.acusat.com.ni
http://www.al−top.com/al−top/dassault.htm
http://www.britannica.com
http://www.etsi.tel.uva.es
http://www.fwkc.com
http://www.hyparion.com/web/diccionari/dics/cartografia.htm
http://www.mundogps.com
http://www.nautigalia.com/gps
http://www.propertyregistration.org/Documents/Canada−rep−sp.htm
http://www.rog.nmm.ac.uk/museum/index.html
http://www.tcaep.co.uk/science/constant/detail/chain.htm
http://www.un.org/esa/agenda21/natlinfo/countr/dominican/natur.htm
Bibliografía
Determinación de Coordenadas Geográficas mediante Satélites Artificiales de Juan Morales Lira & Iván
Triviño Escobar
El Sistema de Posicionamiento Global GPS de Günter Seeber
12
Elementos de Geodesia Satelital de Héctor Contreras Ávila
Establecimiento de una Estación de Referencia GPS en la Universidad de Jaén. Mozas Calvache, A.;
Proxecto Fin de Carreira de Inxeñería en Xeodesia e Cartografía, dirixido por Carlos Enríquez Turiño.
Geodesia Tridimensional de Jorge Silva Araya
Manual Práctico de Topografía; Moia, José Luis; 2da. edición. Edicións Windsor; Buenos Aires, Angentina;
1946.
Topografía Enciclopedia Universal Sopena, Tomo 16. Editorial Ramón Sopena, S. A. Barcelona, España.
Topografía Gran Enciclopedia Larousse, Tomo 23. Editorial Planeta. Barcelona, España; 1985.
Topografía y cartografía, Revista periódica (nos do 1996 ó 2001)
Topografía, Enciclopedia Universal Ilustrada, volume 62. Espasa−Calpe, S. A. Madrid, España; 1975
Topografía, Mc.. Cormac, Jack. Editorial Dossat, S. A. Madrid, España. Madrid, España; 1981.
Topografía, volume 14 Enciclopedia Britannica Publishers. Kentucky, Estados Unidos; 1992
Tratado de Topografía, Foote, Francis S.; Kelly, Joe W.; 3ra. edición. Aguilar, S. A. de Ediciones; Madrid,
España; 1971
Poderase atopar mayor información sobre os conceptos resaltados no capítulo: Algúns termos a ter en conta.
Novas técnicas en topografía
Novas técnicas en topografía: GPS
6
7
Sistema NAVSTAR de 24 satélites
Ubicación del Proyecto Santiago
Estructura de las señales transmitidas
GPS bifrecuencia
Mapas de rendemento agrícola creados co sistema GPS
13