La infraestructura geodésica en España -...

Fecha del Congreso 1 1 1 Universidad de Lugo, 9 de Junio de 2011

La infraestructura

geodésica en España

José Antonio Sánchez Sobrino

Instituto Geográfico Nacional


Contenido La red de estaciones permanentes GNSS (ERGNSS).

IBERIA95

REGENTE.

La Red de Orden Inferior (ROI).

La transición ED50 – ETRS89.

La Red Española de Nivelación de Alta Precisión (REDNAP).

El modelo de geoide EGM08-REDNAP.


Geodesia: Ciencia que determina la forma y dimensiones de la Tierra y sus

componentes dinámicas.

Motivación: Con GNSS, nuevas exigencias de precisión en los Sistemas de

Referencia: imprecisión de WGS84 ITRFyy, ETRS89.

Jerarquía de Redes Geodésicas: (Work Group VIII CERCO)

- Clase A: Conjunto de puntos integrados en el ITRF con campos de velocidades:

ERGNSS (s < 1 cm en ITRS, independiente de la época de observación).

Introducción

- Clase B: Redes Continentales Fundamentales sin campos de velocidades:

IBERIA (s < 1 cm, solo en una época específica).

- Clase C: Redes apoyadas en Clase B o densificación de las mismas:

REGENTE (s = 5 cm).


Integración de Datos Geodésicos globalmente: referencia común a todas las

redes geodésicas nacionales y densificaciones autonómicas.

Obtener coordenadas de precisión y campos de velocidad en una red de

Estaciones Permanentes GNSS.

Proporcionar a los usuarios de GNSS datos para aplicaciones cartográficas,

topográficas y posicionamiento (servidor FTP público de datos a 1 s).

ERGNSS: Objetivos del proyecto


Proporcionar registros continuos de datos GNSS: Aplicaciones geodinámicas (SECEG Estrecho de Gibraltar, red de control del Teide, campo de

velocidades de la red ...)

Estudios de observación del nivel medio del mar

Estado de la ionosfera en tiempo real

Troposfera (contenido de vapor agua - INM)

Contribuir con IGS y EUREF a la formación de los Sistemas y Marcos de

Referencia (ITRFyy / ETRFyy) en España.

Red nacional RTK a través de Internet. Servicio público: Topografía

Cartografía, GIS y productos derivados (DGPS)

Agricultura de precisión

Otras aplicaciones


Desde 1991 coordina una red mundial GNSS.

Actualmente, unas 250 estaciones en el mundo.

Objetivos y productos del IGS:

Marco de Referencia Terrestre Internacional (ITRF).

Estudio de la Geodinámica Terrestre.

Cálculo y distribución de efemérides precisas GNSS

Parámetros de rotación de la Tierra:

Movimiento del Polo (PM).

Velocidad del Polo (PMR).

Longitud del día (LOD).

Parámetros atmosféricos:

ZPD troposférico (ultrarrápido y final).

Malla de TEC ionosférico (ultrarrápido y final).

Organismos y redes internacionales

International GNSS Service (IGS) http://igscb.jpl.nasa.gov


Subcomisión de la IAG responsable del mantenimiento de ETRS89 a través

de una red GNSS en Europa: EPN.

Actualmente unas 220 estaciones.

Más de 30 países integrados.

EUREF se organiza en:

– Centros Operacionales (OC)

– Centros Locales de Datos (LDC)

– Centros de Análisis Locales (LAC)

– Centro de Análisis Regional (RAC), BKG

– Centro Regional de Datos (RDC)

European Reference Frame (EUREF)

http://www.epncb.oma.be - http://www.euref-iag.net


Instalación de una estación

permanente GNSS en el edificio del

mareógrafo del Puerto de Alicante en

1998.

Datos continuos desde abril de 1998.

Integrada en EUREF desde 1999 con

el código ALAC.

Red ERGNSS: desarrollo

1998: Alicante (ALAC)


Instalada en 1999. Utiliza el Máser de Hidrógeno como frecuencia estándar.

Incorporación de medidas VLBI del radiotelescopio.

Integrada en el IGS en octubre 2000 (YEBE).

1999: Observatorio Astronómico de Yebes (YEBE)


Enlazada con un radiotelescopio de 14 m integrado en CORE, IVS y en

los programas EUROP VLBI.

Construído un radiotelescopio VLBI de 40 m de radio.


ACOR VIGO


Total, 27 estaciones (+ 7 SVV)


El IGN, Centro de Análisis de EUREF

Desde 2001, el IGN es Centro de Análisis de EUREF, procesando una

subred europea de unas 60 estaciones.

Bernese Proccessing Engine (BPE) 5.0, en Linux SuSe.


Serie temporal EUREF de MALL (ETRS89)


Otras actividades del AC

E-GVAP

IBERRED

SVV

http://egvap.dmi.dk/


IBE LAC Final week coordinate/snx results for gps week 1524 -----------------------------------------------------------

Total number of stations: 194 ---------------------------------------------------- Weekday Repeatability (mm) Station #Days 0123456 N E U

---------------------------------------------------- ACNS 19306M001 6 X XXXXX 1.41 0.71 4.35 ACOR 13434M001 6 X XXXXX 1.52 0.86 5.44 ACRE ACRE 7 XXXXXXX 1.29 0.71 3.30 AGRD 19307M001 7 XXXXXXX 1.40 0.61 3.62 AJAC 10077M005 5 X XXXX 2.75 1.77 4.25 AJAL 19308M001 7 XXXXXXX 1.68 0.61 3.77 ALAC 13433M001 6 X XXXXX 1.22 1.00 4.14 ALBA 13452M001 6 X XXXXX 1.24 1.20 5.01 ALCA ALCA 7 XXXXXXX 1.33 0.58 2.93

.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . .. . .. .

YEBE 13420M001 7 XXXXXXX 1.48 1.20 3.43 ZARA 13462M001 7 XXXXXXX 1.08 1.08 3.90 ZIMM 14001M004 7 XXXXXXX 2.66 2.80 6.12 ZMRA 19305M001 7 XXXXXXX 1.09 0.71 2.27 ZOUF 12763M001 7 XXXXXXX 1.14 1.90 6.04 ---------------------------------------------------- Total 1216 1.75 1.20 5.66 ----------------------------------------------------

~ 200 estaciones


Series temporales proyecto IBERRED


Servidor FTP público de datos GNSS

Disponibilidad pública de datos hasta a 1 seg de todas las estaciones.


Proyecto EUREF-IP en la ERGNSS

Proyecto EUREF para distribución de corr. diferenciales a través de Internet.

NTRIP (Networked Transport of RTCM via Internet Protocol), protocolo para

la transmisión de datos GNSS vía http.

Transferencia datos brutos y correcciones dif. código y fase RTCM.

Ancho de banda requerido pequeño (5

Kb/s para RTK).

Generación de correcciones en la estación

y enviadas a un caster.

El usuario se conecta al servidor mediante

IP y recibe las correcciones, incorporándolas

a su receptor GNSS en formato RTCM.


Existe un caster en el IGN: http://ergnss-ip.ign.es

NTRIP: 193.144.251.13 puertos 80 y 2101.

Formulario de registro en http://www.ign.es – Actividades – Geodesia.

Programa cliente en http://igs.bkg.bund.de/ntrip/download (GNSS Internet Radio).

http://ergnss-ip.ign.es/



http://www.ign.es/

http://igs.bkg.bund.de/ntrip_down.htm


Correcciones

RTK

Soluciones

bidireccionales

Soluciones

unidireccionales

MAC FKP VRS I-MAX PRS

Tipos de correcciones RTK en redes GNSS

RTCM 59

Acrónimos y tecnología de casas comerciales

Futuro: desarrollo de WARTK ?


Mensaje NMEA

(si VRS)

Correcciones RTCM

Fundamento de correcciones de red RTK

Centro de control

Estaciones GPS

Modelación de correcciones

Creación de correcciones para

posición VRS o FKP

Salida RTCM

Datos brutos GPS

Publicación RINEX

postproceso (FTP o web)

Creación de estación

virtual

QC


Mayor redundancia en la red

Robustez de la Red RTK contra fallos de una única RS

Hardware

Comunicaciones

Mayor separación en distancia en la RED RTK que correcciones

desde cada estación

Modelado de correcciones en todo el área de la Red GPS

No existe restricción del tamaño de la Red GPS – regional,

nacional, internacional

Capaz de soporte múltiples usuarios y aplicaciones

La precisión en las correcciones no dependen de la distancia

Red GPS RTK vs. Estación simple


17 estaciones (+ 3 ITACYL)

Operativa verano 2008

RTK pago y DGPS gratuito

GNSS Smart (Geo++)

Colaboración con:

Puertos de Galicia

Xunta de Galicia (SITGA)

Ayuntamientos

ITACYL

IGN


RIbadeo

Cariño Coruña

Palas de Rei


Clase B: IBERIA95 y BALEAR98

Observación:

Desde 8 hasta 12 de mayo de 1995

5 días, 12 horas cada día.

Registros 30s; máscara 15º

Receptores: Trimble 4000 SSE y SSI

Antenas: 4000 ST L1/L2 GEOD TR

GEOD L1/L2

Diseño de la Red:

Número de estaciones: 39

Españolas: 27

Portuguesas: 12

Estaciones del IGS: 6

Madrid (MADR), Matera (MATE),

Hersmonse (HERS), San Fernando (SFER),

Wettseld (WETT), Zimmerwald (ZIMM)

Observada conjuntamente España-Portugal

Aprobada como densificación de EUREF

en 1998.


Clase C: REGENTE - Objetivos

Materialización, para toda España de una red geodésica básica

tridimensional con coordenadas GNSS, clase C.

Obtención de parámetros precisos de transformación entre los sistemas de

referencia ED50 y ETRS89 (R.O.I. Y REGENTE).

Obtención de datos para determinación geoide de precisión centimétrica.

Facilitar a usuarios GNSS la materialización de ETRS89 (a menos de 15 km siempre hay un vértice REGENTE).


Definición

1078 vértices en la Península y Baleares, uno por cada hoja del Mapa

Topográfico Nacional (MTN) 1:50.000, lo cual supone una distancia

media entre vértices de 20 a 25 km.

En Canarias (REGCAN95), 72 vértices repartidos entre las siete islas con

un máximo de 21 vértices en la isla de Tenerife y un mínimo de 5 en cada una de las islas menores de El Hierro y La Gomera.


ROI en ETRS89

Red de Orden Inferior (ROI): 11.000 vértices en coordenadas ED50

(precisión media ~ 30 cm).

Necesario cálculo ETRS89-ROI como densificación de REGENTE.

Observables: (GNSS) + observaciones angulares clásicas.

Cataluña (Instituto Cartográfico de Cataluña)

Navarra (Dir. Gral. de Obras Públicas)

Baleares (SITIBSA)

Valencia (Instituto Cartográfico Valenciano)

Resto: obs. angulares clásicas + densificación GNSS y campañas en zonas

concretas por IGN (Murcia, Madrid, Castilla-León).

Observables del ajuste:

100.000 observaciones acimutales

67.000 observaciones cenitales

6.000 vectores GNSS


Estadísticas del ajuste global:

Vértices del ajuste: 11.019

Vértices fijos (REGENTE): 1.071

Vértices con obs.clásica+GPS: 1.207

Direcciones acimutales: 99.698

Direcciones cenitales: 66.644

Vectores GPS: 6.401

Observaciones totales: 185.545

Parámetros: 41.985

Grados libertad del ajuste: 143.560

Matriz NEQ de 25 GB


Desviaciones estándar

Planimetría


Altimetría

Altimetría

Elipses de error (95% conf)


La transición ED50 – ETRS89


Método de transformación adoptado: superficie de mínima curvatura.

Rejilla NTV2: integrable en muchos software

Herramienta: Programa de Aplicaciones Geodésicas (PAG).

La transición ED50 – ETRS89


Diferencias cálculo inicial –

MCS Grid


El proyecto REDNAP

18.000 km NAP

25.000 señales

Desde 2008: 3.200 km más

Superficie de referencia vertical: REDNAP


Densificación de REDNAP


Vectores de error vertical REDNAP (95% confianza)

Único constreñimiento

en ajuste: Alicante

Precisión relativa 0.16

ppm (residuo medio)


• 72 vértices REGENTE

• 498 vértices ROI ETRS89

• 1750 señales REDNAP

Redes clásicas

del IGN en Galicia


El modelo de geoide EGM08-REDNAP

Necesidad de un modelo de geoide ajustado

al S.R.V. oficial (marco REDNAP).

Utilidad práctica: h => H.

Geoide (dos conceptos):

- Modelo gravitacional superficie

equipotencial W0 = cte.

- Separación entre SRV y elipsoide,

efectos prácticos.

Geoide gravimétrico: Información detallada, pero deficiencia en

longitudes de onda largas.

Objetivo: combinación modelo gravim. con datos GPS/NAP.


Fuentes de datos

Denominación

Puntos

Obs. GNSS

Tiempo obs.

Long. lineabase

REDNAP

12.268

Fast Static

~ 10 min.

< 20 km

Ampliación REDNAP

164

Estático

30 min.

< 20 km

Apoyos niv. REGENTE

251

Estático

6 horas

(2 sesiones)

< 5 km

REDNAP Canarias

963

Fast Static

~ 10 min.

< 20 km

EUVN_DA

Portugal & Francia

55

Estático

Variable

Variable

Total 13.700 puntos validados


Superficie de corrección EGM2008 (- 0.561 m)

¡¡ Equidistancia 3 cm !!


Modelo final EGM08 - REDNAP


Test de precisión (188 puntos)

Cálculo de modelo previo sin datos ampliación de REDNAP (30’ GNSS

estático a menos de 25 km de REGENTE).

Comparación de los valores observados y los calculados por el modelo.

Resultados globales:

- Dif. promedio (ABS): 3,8 cm

- Desv. estándar: 3,8 cm

- Máx: 12,4 cm

- Dif < 4 cm: 63% de los puntos



- Precisión relativa: ~ 2 ppm


Publicación EGM08-REDNAP en ASCII,

Trimble, Topcon, Leica y GeoLab

Programa de aplicaciones geodésicas (PAG) -

ftp://ftp.geodesia.ign.es


Instituto Geográfico Nacional

Críticas constructivas y preguntas fáciles:

[email protected]

Críticas destructivas y preguntas difíciles:

[email protected]

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