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Calculo de Coordenadas de Alta PrecisinSistemas de Posicionamiento por SatlitesInacap sede Puente AltoSemestre Otoo 2015

Desambiguacin de GPS.Mediremos con GPS: antiguamente el uso de esta sentencia era bastante acertada, dado que las coordenadas de un punto eran obtenidas de acuerdo a al sistema de posicionamiento de Estados Unidos (Global Position System), quienes fueron los primeros en poner en orbita una serie de satlites .Con la incorporacin del sistema Ruso GLONASS, que en un principio competa con GPS, se decidi unir ambos sistemas para mejorar la calidad de las mediciones en la Tierra, por lo que se creo el sistema GNSS (Global Navigation Satellite System).

Componentes del Sistema GNSS.

Componentes del Sistema GNSS.Segmento de Control: El segmento de control y monitoreo del sistema esta compuesto por 5 estaciones, distribuidas por todo el globo en las zonas entre los trpicos terrestres. Su funcin es la prediccin orbital, calcular las correcciones de los relojes de los satlites, calculo de modelos ionosfericos.

Componentes del Sistema GNSS.Segmento Usuario: Universo de receptores GNSS capaces de recibir, decodificar y procesar las seales en diversas aplicaciones

Segmento Espacial: Grupo total de satlites puestos en orbita, que entregan las seales necesarias para el calculo de coordenadas en la Tierra.GPSGLONASS24 Satlites24 Satlites6 planos orbitales de 55; 4 unidades por plano3 planos de 64,8; 8 satlites por planoOrbitas a 20.000 Km de alturaOrbitas a 19.100 Km de alturaPeriodo de 12 horasPeriodo de 11 horas y 15 minTransmiten datos en L1 y L2Transmiten datos en L1 y L2Frecuencias de Transmisin.

Frecuencias de Transmisin.Todos los satlites transmiten informacin en dos frecuencias de banda L, generadas a partir de la frecuencia fundamental f0= 10,23MHz

L1: 1575,42 MHz, Longitud de onda de 19 cmL2: 1228,60 MHz, Longitud de onda de 24 cm

Tres tipos de modulacin de ondas portadoras:Cdigo binario de Adquisicin Bruta o Grosera C/A (Coarse Adquisition) de uso civilCdigo binario Preciso P ( Y) en L1 y L2, de uso restringido.Mensaje de Navegacin (NAVDATA) en L1 y L2

Tipos de Equipos.De acuerdo a la precisin que pueda entregar un equipo, es posible categorizarlos en 3 grandes grupos

NAVEGADORESPrecisin Nominal10 5 metrosCARTOGRAFICOSPrecisin Nominal5 0,5 metros

GEODSICOSPrecisin Nominal10 5 milmetros

Fuentes de Error.A pesar de las excelentes precisiones que se generan al observar con equipos geodsicos, los datos obtenidos siempre estarn sujetos a fuentes de error que provocan una disminucin en la calidad de los datos.Estas fuentes de error pueden provocar que al momento de procesar la informacin en los softwares especializados se generen coordenadas fuera de las tolerancias de precisin exigidas.Entre las principales fuentes se encuentran las siguientes:Efemrides y relojes atmicosDilucin de la PrecisinRefraccin AtmosfricaMultitrayectoria (Multipath)Instalacin del EquipoFuentes de Error.Efemrides:son datos transmitidos por los satlites, que son recibidos por el receptor GNSS e indican al equipo cul es la posicin exacta de cada satlite. El receptor usa los datos de la efemrides de varios satlites al mismo tiempo para realizar clculos (triangulaciones) y correcciones complejas que le permiten determinar con una extraordinaria precisin cul es su posicin real en la Tierra.

11Fuentes de Error.Relojes Atmicos: una de las variables ms importantes al momento de realizar mediciones GNSS es el tiempo, ya que las coordenadas van cambiando debido a la deriva continental y otros parmetros. Debido a esto, es muy importante medir el tiempo de una manera muy precisa. Para mejorar la medicin del tiempo, es que se han creado relojes atmicos, que utilizan la frecuencia de vibracin el elemento utilizado para calcular el numero de oscilaciones que ocurren en un segundo.

Fuentes de Error.Dilucin de la Precisin: es una caracterstica de las posiciones de los satlites al momento de realizar las observaciones. La ubicacin de los satlites generar una geometra en las seales enviadas, lo que mejorar o empeorar la solucin de las coordenadas.

Mientras ms cercanos se encuentren los satlites en el espacio, peor ser su geometra y ms pobre ser la solucin en las coordenadasMientras ms separados se encuentren los satlites en el espacio, mejor ser su geometra y de mejor calidad ser la solucin en las coordenadasFuentes de Error.

Fuentes de Error.Errores Atmosfricos: las seales satelitales recorren grandes distancias para llegar a la Tierra, donde existen varias capas atmosfricas que la protegen de la radiacin solar y los rallos UV. Estas seales, sufren distorsiones en su recorrido debido a la presencia de la Ionosfera y la Troposfera.

Satlites bajo el horizonte generan seales ms pronunciadas.Fuentes de Error.Multi-trayectoria (Multipath): las seales satelitales son enviadas en diferentes direcciones hacia los receptores de los usuarios. Debido a esto, es que algunas seales son rebotan en los objetos y cambian su direccin; en algunas ocasiones estas seales son captadas por los receptores, aumentando el error.

Tipos de Medicin.Esttico Post-Proceso: Mtodo que consiste en el registro de observaciones en la memoria interna del equipo, las que sern descargadas y procesadas posteriormente en el software especializado. Ambos equipos permanecen fijos durante un tiempo determinado, para luego cambiar su posicin a otros puntos de inters.

Tipos de Medicin.EstticoEsttico RpidoDuracin sesin: 1 horaDuracin sesin: 10-20 minutos doble frecuencia20-40 minutos simple frecuenciaPrecisiones: 5mm +/- 5ppmPrecisiones: 5mm +/- 1ppmDistancias:Distancias:20 km simple frecuencia10 km simple frecuenciaMayores en doble frecuencia30 km doble frecuenciaRedes geodsicasDensificacin redes geodsicasmensura mineraApoyo TerrestreGeorreferenciacinGeorreferenciacinPuntos de ControlPoligonacinTipos de Medicin.Cinemtico (Post-Proceso y RTK): El Mtodo RTK consiste en el registro de coordenadas en la memoria interna del controlador (libreta) del receptor GNSS. La estacin base enva mensajes al equipo mvil, en el cual se especifican las coordenadas fijas de la base, la altura de antena, correcciones de los satlites; con lo cual el equipo mvil es capas de calcular las coordenadas del punto de forma inmediata con alta precisin.

Tipos de Medicin.Cinemtico (Post-Proceso y RTK)

Mtodo Stop&Go Continuo.Cantidad de satlites: 6 mnimo.Precisiones: 1 cm +/- 2 ppm.Distancia: 10 km simple frecuencia ; 30 km doble frecuencia.

AplicacionesLevantamientos Topogrficos.Topografa de MinasReplanteos (RTK)Levantamiento de PerfilesNavegacin de Maquinaria (RTK)Tipos de Archivos.Cada receptor geodsico tiene su propia extensin de archivo al momento de registrar la informacin observada en terreno. Esto tiene estricta relacin con el software de procesamiento que se utilice, que slo ser capaz de cargar los archivos del mismo fabricante

Tipos de Archivos.Cada archivo de receptor geodsico tiene un nombre especifico que lo caracteriza y diferencia sobre otros archivos.

Nmero de Serie del equipoDa GNSSNmero CorrelativoRINEX (Receiver Independent Exchange Format)Debido a la diversidad de formatos de archivos GNSS es que se a creado un formato de intercambio de datos, que permita ser ledo por cada software de procesamiento de forma independiente.

.10 = Ao de medicin..10o = Observacin..10n = Navegacin.

Al igual que en las Estaciones Totales, en los receptores GNSS es muy importante medir correctamente la altura de instalacin y especificar muy bien dnde fue medida esta altura, ya que cada equipo tiene distintos puntos a los cuales se puede referir la altura.

Puesto que no se sabe a qu punto del equipo llega la seal de los satlites, es muy importante poder calcular la altura correspondiente a cada antena.Alturas de Antena.

Alturas de Antena.

Registro de Observaciones.

Es muy importante tener un registro completo de todas las observaciones que se realicen con un receptor GNSS, ya que facilitar su descarga del equipo, la modificacin del nombre del archivo, calcular la altura de antena adecuada, y otros valores indispensables para el procesamiento de la informacin.Vinculacin a la RGN.Las observaciones GNSS se utilizan para calcular las coordenadas de vrtices materializados en terreno para realizar la topografa de precisin necesaria para el desarrollo de proyectos de ingeniera.Respecto a lo anterior, no basta con instalar los equipos en los vrtices necesarios; todas las observaciones deben estar vinculadas a un Vrtice Oficial GNSS el cual tiene las coordenadas base para el calculo de las nuevas coordenadas de los puntos de inters.

Red GNSS.Finalmente, una vez obtenidos los registros en terreno, es posible procesar los vectores GNSS que se forman a partir de las observaciones que tienen tiempo en comn (equipos observando al mismo tiempo). De esta manera, se calculan las coordenadas geodsicas de los vrtices, sus coordenadas planas UTM o PTL de acuerdo al tipo de proyecto.

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