SISTEMAS DE POSICIONAMIENTO GLOBAL G.P.S TEORIA Y

CLASES PREPARADAS PARA EL POSTGRADO EN GESTION DE RIESGOS SOCIONATURALES
SISTEMAS DE POSICIONAMIENTO GLOBAL
G.P.S
TEORIA Y PRACTICA
Geog. Nerio Ramírez
G.P.S.
G.P.S
Global Positioning System
(Sistema de posicionamiento global).
Este es un sistema de medición
basado en la observación de
señales de radio emitidas por un
conjunto de satélites llamados
NAVSTAR (Navigation Satelite
Time and Ranging) y captados
por una antena en el punto a
localizar sobre la superficie de
la tierra.
UNA BREVE HISTÓRIA DEL SISTEMA GPS
GPS - SISTEMA DE RADIONAVEGACION DESENVOLVIDO POR EL DEPARTAMENTO DE
DEFENSA DE LOS EEUU PARA ATENDER LAS NECESIDADES DE LAS FUERZAS
ARMADAS AMERICANAS EN EL NECESARIO POSICIONAMIENTO DE OBJETOS MILITARES.
EL PRIMER SISTEMA DE NAVEGACION POR SATÉLITE FUE EL TRANSIT, PUESTO EN
OPERACION POR LOS EUA EN 1960, EL CUAL SE UTILIZABA UN EFECTO DOPPLER PARA
DETERMINAR LAS COORDENADAS.
EN 1974 OCURRE EL LANZAMIENTO DE UN SISTEMA DE POSICIONAMIENTO MILITAR EN
RÚSSIA CON SATÉLITES PARUS, SEGUIDO EN 1976 DE LOS SATÉLITES TSIKADA
CRONOLOGIA:
GPS 1978 PRIMEROS SATÉLITES;
GLONASS DE 1981 HASTA 1991 43 SATÉLITES FUERON LANZADOS;
GALILEO 2005 GIOVE-A;
COMPASS DOS SATÉLITES TESTE EN EL INÍCIO DE 2007.
ATUALMENTE SE ENCUENTRAN DISPONIBLES EM EL MUNDO LOS SIGUIENTES
SISTEMAS:
GPS, GLONASS, OMPASS Y GALILEO.
GPS

Adquisición del conjunto de datos georeferenciados
 Campos de aplicación
Transporte
 Infraestructura
 Catastro
 Recursos naturales
 Agricultura
 Recreación

G.P.S.
•
Componentes del sistema GPS
–
–
–
satélites
receptor portátil
estación fija
•
•
Señal de satélite disponible
–
señales ininterrumpidas (24hrs/día)
•
•
Capacidad del sistema
–
posicionamiento efectivo en cualquier punto en la
superficie de la tierra
DESPLIEGUE DE LA CONSTELACIÓN
 24 satélites
 6 planos de órbita
 55 grados de inclinación (relativa al Ecuador)
 20 200 km altura promedio de la órbita
 Medio día sideral para completar la órbita
(aprox. 12 hrs)
Datos de satelite sin
procesar sin
correción de errores
datos del satelite
con correcciones
de errores
Receptor GPS
Receptor de referencia
GPS
correcciones
LEVANTAMIENTO TERRESTRE: ES EL
CONJUNTO
DE
OPERACIONES
NECESARIAS PARA LA DETERMINACION
DE
LA
FORMA,
POSICION
DE
LAS
CARACTERÍSTICAS DEL TERRENO.
ESTE CONJUNTO INTEGRA:
LEVANTAMIENTOS PLANIALTIMÉTRICOS,
PLANIMÉTRICOS
O
ALTIMÉTRICOS
REALIZADOS
POR
TOPOGRAFIA
CLÁSICA, ASTRONOMIA
DE
POSICION
SATÉLITES
Y
PARA
DESTAQUESE
LA
POSICIONAMIENTO
MEDIO
DE
SISTEMAS
LA
DE
POSICIONAMIENTO.
TÉCNICA
POR
DE
SATÉLITE
GNSS QUE CONGREGA LOS SISTEMAS:
GPS, GLONASS, COMPASS e GALILEO.
VENTAJAS DEL SISTEMA - GNSS
• DISPENSA LA INTERVISIBILIDAD DE ESTACIONES;
• PERMITE ESTABLECER BASES MAS LARGAS;
• ATIENDE GRAN PARTE DE LAS NORMAS TÉCNICAS (INCRA; IBGE;
ABNT);
• AUTOMATIZACION EN LA RECOLETA Y PROCESAMIENTO DE LOS
DATOS;
• TRANSPORTE PLANIALTIMÉTRICO SIMULTANEO;
• REQUIERE POCA INFRAESTRUCTURA PARA OPERAR;
DESVANTAJAS DEL SISTEMA GNSS
• OBSTÁCULOS PARA RECEPCIÓN DE LAS SEÑALES
–
–
–
–
COBERTURA FORESTAL
EN TÚNELES, MINAS….
SOBRE GRANDES ESTRUCTURAS
EN ÁREAS URBANAS MUCHO MAS DENSAS
• REFLEXIÓN DE LA SEÑAL DEBIDO A OBSTÁCULOS PRÓXIMOS A
LA ANTENA
• DÍA Y HORA DE LA OBSERVACIÓN
• ALTITUD GEOMÉTRICA
System –WAAS
Sistemas que aumentan las potencialidades del GPS
Global Navigation Satellite System (GNSS)
MODELOS DE REPRESENTACION DE LA
SUPERFICIE DE LA TIERRA
Forma esférica
forma aproximada
Forma de la superfície física
forma física
difícil modelaje
Forma elipsoidal
forma geométrica
se ajusta mejor a la forma física
http://www.csr.utexas.edu/grace/
Comparación entre mapas de espesores
del subsuelo obtenidos por datos
gravimétricos de satélites y datos en
tierra en la cuenca Guarenas y Guatire,
estado Miranda-Venezuela
ESPECIFICACION DEL SISTEMA
GPS Y GLONASS
• ALTITUD DE LOS SATÉLITES:
20200 Km 19100 km
• INCLINACION DE ÓRBITA:
55o
64.8o
• CANTIDAD DE SATÉLITES :
24
19
– EL MÍNIMO DE SATÉLITES VISIBLES:
04/06
05/03
• FRECUENCIAS DE TRANSMISIÓN
– FRECUENCIA L1
1575.42 MHZ
1598
1604 MHZ
– FRECUENCIA L2
1227.60 MHZ
1243
2063 MHZ
• SISTEMA DE REFERENCIA
WGS-84
PZ-90
EL SISTEMA CHINO INTEGRA TAMBIEN, EN SU ARQUITECTURA, SATÉLITES ESTACIONARIOS
PRODUCTOS G.P.S.
EL PRODUCTO OBTENIDO POR MEDIO DEL GPS, A EJEMPLO DE LOS OTROS
SISTEMAS
DE
POSICIONAMIENTO
GLOBAL,
SON
COORDENADAS
PLANIMÉTRICA Y ALTIMÉTRICAS DE OBJETOS FIJOS O MOVILES.
ÁREA, DIRECCION (AZIMUTE O RUMBO), PERÍMETRO, VELOCIDAD, TIEMPO DE
LLEGADA A UN DESTINO, POR EJEMPLO, SON PRODUCTOS CALCULADOS A
PARTIR DE LA INFORMACION BÁSICA, OBTENIDA POR EL SISTEMA GPS.
LAS COORDENADAS PUEDE SER TOMADAS Y PRESENTADAS DE LA SIGUIENTE
FORMA:
TIPO
COORDENADAS GEOGRÁFICAS
GEODÉSICAS
DE PROYECCION
CARTESIANAS
FORMATO
SISTEMAS DE REFERENCIA
GG.GGGGGGGG
TIERRA ESFÉRICA
GG MM.MMMM
TIERRA ELIPSOIDAL
GG MM SS.SSS
MÉTRICO
PLANO DE PROYECCION (POR EJEMPLO UTM)
PLANO TOPOGRÁFICO
APLICACIONES DE LOS PUNTOS
PUNTOS
APOYO BÁSICO
ORTORETIFICACION DE IMAGENES
APOYO SUPLEMENTARIO
RESTITUCION AEROFOTOGRAMÉTRICA
APOYO O CONTROL H
GEOREFERENCIACION
APOYO O CONTROL V
NAVEGACION
APOYO O CONTROL H + V O HV
OBRAS CIVILES ,,,,,,,,,,,
WAYPOINTS
¿QUÉ ES UN S.I.G.?
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
CADA SATÉLITE TRANSMITE
COORDENADAS SIENDO CADA
ESFERA DE RADIO R.
AL RECEPTOR EN TIERRA, SUS
UNO DE ELLOS EL CENTRO DE UNA
s2
s4
s1
d2
s3
d3
d4
d1
Oi
di las distancias entre satélites y
receptor, es decir el radio R de la esfera
que tiene por centro el satélite.
De esta manera:
ADQUIRIENDO EL DATO
d3
d4
d = t x Vp
d2
d1
COORDENADAS DE LOS
SATÉLITES SON CONOCIDAS
RETOMANDO
Sistema de Posicionamiento Global – GPS
El Sistema NAVSTAR (Navigation Satellite Timing And Ranging) [Satélite de Navegación, Cronometría y Distanciometría]). Es un Sistema
de satélites desarrollado en principio por los Estados Unidos para
satisfacer las necesidades de posicionamiento y navegación de la armada
y el ejército norteamericano, y bajo algunas limitaciones puede ser usado
además por civiles de todo el mundo que disponga de un equipo receptor
adecuado.
En la actualidad existen otros Sistemas de Posicionamiento que funcionan
con el mismo diseño del GPS.
Existe un gran interés por parte del mundo civil, profesional y científico
por esta tecnología.
Los Sistemas de Posicionamiento están conformados por un:
• Segmento Espacial
• Segmento Control
• Segmento Usuario (Comprende el receptor GPS colocado en
el mercado)
El Sistema NAVSTAR
Red de satélites GPS
Segmento Espacial:
• Red de 24 satélites
• Altitud aprox. 20.200 km
• 6 órbitas diferentes
• Periodo orbital de 12 horas
ESPACIAL: CONJUNTO DE TODOS LOS
SATÉLITES DEDICADOS A OPERACIONES
DEL SISTEMA
Sistema de Navegación Satelital
Segmento Control
Su función es Monitorear, controlar, recibir y transmitir información
satelital.
Cinco estaciones de Control
Segmento Usuario
CLASIFICACION DE RECEPTORES G.P.S.
NAVEGADORES
CARTOGRAFICO
TOPOGRAFIA
MONO FRECUENCIA
GEODESICOS
DOBLE FRECUENCIA
SISTEMAS O ESTACIONES GPS
GPS Y MANEJADORES DE DATOS
RED GEODESICA
LOS TRES SEGMENTOS DEL SISTEMA
ESPACIAL : CONJUNTO DE TODOS LOS
SATÉLITES DEDICADOS A OPERACIONES
DEL SISTEMA.
USUÁRIO:
CONJUNTO
DE
RECEPTORES QUE EL SISTEMA
DISPONE
PARA
LA
DETERMINACION
DE
POSICIONES,
ESTÁTICAS
O
CINEMÁTICAS, DE OBJETOS DE
DIFERENTES NATURALEZAS.
TERRESTRE
:
CONJUNTO
DE
ESTACIONES
TERRESTRES DISTRIBUÍDAS EN LA SUPERFÍCIE DE
LA TIERRA QUE TIENEN COMO OBJETIVO EL
CONTROL DE LA POSICION DE LAS ORBITAS DE
CADA SATÉLITE DEL SISTEMA
TIPOS DE EQUIPAMIENTOS
•
•
CÓDIGO CA
>>>> NAVEGACION, EXPLORACION Y
ENTRETENIMIENTO
•
•
L1 (PARA UNA FRECUENCIA )
>>>> NAVEGACION, TOPOGRAFIA Y
APLICACIONES AFINES.
•
•
L1 E L2 ( PARA DOS FRECUENCIAS )
>>>> TOPOGRAFIA Y GEODÉSIA
TIPOS DE EQUIPAMIENTOS
RECEPTORES GPS – GARMIN
NAVEGACION Y ENTRETENIMIENTO
1
2
3
4
1-ETREX
2-MAP176C
3-12;12xl;45X
4-II; III; Plus
5-155 XL
5
6
RECEPTORES GPS – ASHTECH
GEODÉSIA Y TOPOGRAFIA
1 - Antena para GPS geodésico
2 - Locus
3 - ProMark X
4 - ProMark X-CM
44
3
5-ProMark 2
1
5
ALGUNAS MARCAS, MODELOS Y TIPOS DE GPS
FUENTES DE ERRORES EN LA DETERMINACION DE COORDENADAS
1. DEL SISTEMA:
ORBITA DEL SATÉLITE
RELOJES DE LOS SATÉLITES Y RECEPTORES
DATOS LOS PUNTOS DE REFERENCIA
REFRACION
HARDWARE (RECEPTOR Y ANTENA)
2. DEL OPERADOR:
IDENTIFICACION CORRECTA DE LA POSICION DE PUNTOS
CENTRADO DEL EQUIPO (ANTENA)
NIVELACION DEL TRIPÉ O BASTON QUE FIJA EL EQUIPO (ANTENA)
CONFIGURACION INDEVIDA DEL EQUIPO
3. OTRAS VARIABLES:
SEÑALES REFLECTIDAS
PERDIDA DE CICLOS
PERÍODO DE OBSERVACION
ATMOSFERA.....
ERRORES EN LA COLETA DE LOS DATOS
PRECISION VS. EXACTITUD
PRECISION
EXACTITUD
TÉCNICAS DE POSICIONAMIENTO
>> ABSOLUTO: MENOS PRECISO – EXIGE SOLAMENTE UN RECEPTOR
>> DIFERENCIAL: PRECISION CON VALORES SUBMÉTRICOS – EXIGE DOS
RECEPTORES O UNA ESTACION ENVIANDO EN TIEMPO REAL LAS
CORRECIONES PARA EL RECEPTOR QUE SE ENCUNTRA LEVANTANDO LAS
POSICIONES DE INTERES.
>> RELATIVO: PRECICION SUPERIOR A LA DIFERENCIAL VALORES
MILIMÉTRICOS – EXIGE EL MÍNIMO DE DOS RECEPTORES O UNA ESTACION
REMOTA, TIPO RBMC, QUE SIRVA DE PUNTO BASE PARA EFECTUAR LAS
CORRECIONES DE LA POSICION DE INTERES.
>> ESTÁTICO, CINEMÁTICO Y SEMI CINEMÁTICO;
>> TIEMPO REAL O POST PROCESAMIENTO;
>> RTK (REAL TIME KINEMATIC). ...
DETERMINACION DE ALTITUDES
SOFTWARE
ESTE TIPO DE PROGRAMA PUEDE
SER INSTALADO A PARTIR DE LA
PÁGINA DEL IBGE “ IBGE.GOV.BR”
1- ABRA LA PÁGINA
2 - CLIQUE EN DOWNLOADS
3 - CLIQUE EN GEOCIENCIAS
4 - CLIQUE EN PROGRAMAS
5 - CLIQUE EN “SISTEMA DE
INTERPOLACION ONDULACION
GEOIDAL
6 – SALVE Y DESPUES INSTALE...
DOPs - CONSTELACION
DOP
DOP
AL VERIFICAR EL RESULTADO OBTENIDO ANALIZAR EL
DOP ESCOGIENDO EL MEJOR MOMENTO
MALA
BUENA
CON LAS
CONSTELACIONES
CON LOS OBSTÁCULOS
EN EL HORIZONTE DE LA
ANTENA
MAPA DE OBSTÁCULOS
N
E
w
45 30 15 5
S
DIRECCIÓN DE LAS FOTOS
• FOTOGRAFIANDO LAS DIRECCIONES N; L; S E W
N
E
S
FOTO, CROQUIS Y DESCRIPTIVO DE UN PUNTO
EL PUNTO B9-01A ESTÁ LOCALIZADO EN LA
MARGEN DERECHA DE LA VIA DIAGONAL A…,
SENTIDO HACIA ABAJO A 150 M DEL ,….. SIN
NINGUN OBSTÁCULO. FOTO N’_______
EL PUNTO SE ENCUENTRA MATEARELIZADO
POR UN PIQUETE DE MADERA COLOR______
CON SU RESPECTIVA NUMERACION EN UN
PILOTE DE CONCRETO PARA SU REGISTRO
EQUIPO TECNICO Y
MATERIALES
PUNTOS MATERIALIZADOS
PUNTOS MONUMENTADOS
RECEPTORES GPS
•
•
•
•
SOKKIA MODELO STRATUS
SOKKIA MODELO 1600
TOPCON HIPE
MARCH II CORVALLIS
SOKKIA STRATUS L1
A CONFIGURAÇÃO DESTE RECEPTOR É FEITA POR MEIO DE UM PALM
TOP, PC OU CONTROLADORA ESPECÍFICA
March II L1
Topcon hipe L1L2
PROCESAMIENTO
CONFIGURACIONES
1 - SISTEMA DE REFERENCIA
2 - HUSO HORARIO
3 - SISTEMA DE COORDENADAS
4 - DOP
5 - MÁSCARA DE ELEVACIÓN
6 - OBSTACULOS
7 - EL PUNTO QUE SERÁ BASE Y LOS QUE SERAN MÓVILES
8 - COORDENADAS DEL PUNTO BASE X; Y e Z ( Z GEOMÉTRICO )
9 - ALTURA Y MODELO DE LA ANTENA / PUNTO
10 - TIPO DE SOLUCIÓN ( CÓDIGO; FASE; AUTOMÁTICA )
11- AJUSTE ( NIVEL DE CONFIANZA )
12 - NÚMERO DE SATÉLITES: (DEFINIR, REMOVER O INSERIR
SATÉLITES)
13 – PROYECCIÓN
PÁGINA INICIAL
EPE
F N
GOTO
PAG
8

ON OFF


MARK
24
E

24 12
27
10 19 15
16



QUIT
ENTER
10 15 16 24 27 08 19 12
EPE-PRECISÃO HORIZONTAL
27

19

12



TECLAS DE OPERACION
PAGINA INICIAL-CONTINUACION
ADQUIRINDO
F
EPE
GOTO
PAG
N

ON OFF


MARK

E
QUIT
ENTER
ACQUIRING: RECEPTOR COLETA DADOS MAS NÃO
SUFICIENTE PARA DETERMINAR UMA POSIÇÃO EM 2D
10 15 16 24 27 08 19 12
E
2D: O RECPTOR CONSEGUE RASTREAR MÍNIMO DE 3
SATÉLITES COM BOA GEOMETIRA
3D: O RECEPTOR CONSEGUE RASTREAR O MÍNIMO DE 4
SATELITES
PÁGINA MENU
MODE
ALARME SETUP
POSITION FRMT
WAY POINT
Arrival:
NORMAL
SIMULAÇÃO....
WAYPOINT LIST
Auto
DATE 11 OCT 02
UTM / UPS....
NEAREST
WPTS
Off On 0.0 km
TIME 16:29:35
MAP DATUM
CDI Alarm:
OFFSET -03:00
WGS 84
On
HOURS 24
Sth Amrcn 69.....
ROUTES
0.0 km
CDI: +_ 0.25
DIST AND SUM
MENSAGES
SYSTEM
CONTRAST
FIND CITY
ALARME
LIGHT: 15 SEC
HEADING
TRUE
INTERFACE
LANGUAGE
UNITS: METRIC
NAUTICAL....
NAVIGATION
SETUP MENU
hddd o mm’ ss.s”
TONE MSG KEY
MAGNETIC....
DEGREES