Introducción al Sistema de Posicionamiento Global ... - El Agrimensor
Introducción al Sistema de Posicionamiento Global ... - El Agrimensor
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<strong>Introducción</strong> <strong>al</strong> <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>Posicionamiento</strong> Glob<strong>al</strong> (GPS)<br />
Agrim Rubén Carlos Ramos<br />
Div Geo<strong>de</strong>sia IGM<br />
<strong>Introducción</strong> <strong>al</strong> <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>Posicionamiento</strong> Glob<strong>al</strong> (GPS)<br />
Parte 1 : <strong>Sistema</strong>s y Marcos <strong>de</strong> Referencia<br />
Parte 2 : <strong>El</strong> <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> <strong>Posicionamiento</strong> Glob<strong>al</strong><br />
1
<strong>Introducción</strong> <strong>al</strong> <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>Posicionamiento</strong> Glob<strong>al</strong> (GPS)<br />
<strong>Sistema</strong>s <strong>de</strong> Referencia<br />
Celestes<br />
Terrestres<br />
<strong>Introducción</strong> <strong>al</strong> <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>Posicionamiento</strong> Glob<strong>al</strong> (GPS)<br />
Planos y Ejes<br />
Fundament<strong>al</strong>es<br />
en las Esferas<br />
Terrestre y<br />
Celeste<br />
2
<strong>Introducción</strong> <strong>al</strong> <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>Posicionamiento</strong> Glob<strong>al</strong> (GPS)<br />
<strong>Introducción</strong> <strong>al</strong> <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>Posicionamiento</strong> Glob<strong>al</strong> (GPS)<br />
Coor<strong>de</strong>nadas<br />
Horizont<strong>al</strong>es<br />
Celestes<br />
Coor<strong>de</strong>nadas<br />
Ecuatori<strong>al</strong>es<br />
Celestes<br />
3
<strong>Introducción</strong> <strong>al</strong> <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>Posicionamiento</strong> Glob<strong>al</strong> (GPS)<br />
Coor<strong>de</strong>nadas<br />
Geográficas<br />
<strong>Introducción</strong> <strong>al</strong> <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>Posicionamiento</strong> Glob<strong>al</strong> (GPS)<br />
Coor<strong>de</strong>nadas<br />
Geográficas<br />
Astronómicas<br />
y Geodésicas<br />
o <strong>El</strong>ipsóidicas<br />
4
Coor<strong>de</strong>nadas<br />
Geográficas<br />
(<strong>Sistema</strong> <strong>de</strong><br />
Referencia<br />
Terrestre)<br />
<strong>Introducción</strong> <strong>al</strong> <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>Posicionamiento</strong> Glob<strong>al</strong> (GPS)<br />
Astronómicas<br />
Referidas a la Vertic<strong>al</strong> <strong>de</strong>l Lugar<br />
Se obtienen por observación a los astros<br />
Geodésicas o <strong>El</strong>ipsóidicas<br />
Referidas a la Norm<strong>al</strong> <strong>al</strong> <strong>El</strong>ipsoi<strong>de</strong><br />
Se obtienen por cálculo<br />
<strong>Introducción</strong> <strong>al</strong> <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>Posicionamiento</strong> Glob<strong>al</strong> (GPS)<br />
Hoja Cartográfica<br />
P ( LATITUD, LONGITUD)<br />
P ‘ ( X PLANA, Y PLANA)<br />
5
<strong>Introducción</strong> <strong>al</strong> <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>Posicionamiento</strong> Glob<strong>al</strong> (GPS)<br />
Coor<strong>de</strong>nadas geodésicas : ϕ (latitud), λ (longitud), h (<strong>al</strong>t.elip.)<br />
ó<br />
Coor<strong>de</strong>nadas Cartesianas Ortogon<strong>al</strong>es : X, Y, Z<br />
SISTEMA DE PROYECCION CARTOGRAFICO<br />
REPRESENTACION PLANA DE LA SUPERFICIE TERRESTRE<br />
SISTEMA<br />
DE REFERENCIA<br />
SISTEMA DE REFERENCIA<br />
Coor<strong>de</strong>nadas planas : X GK , Y GK<br />
<strong>Introducción</strong> <strong>al</strong> <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>Posicionamiento</strong> Glob<strong>al</strong> (GPS)<br />
CARTESIANO<br />
TERRESTRE<br />
ELIPSOIDAL<br />
ELIPSOIDAL y<br />
CARTESIANO<br />
TERRESTRE<br />
ANTIGUOS<br />
MODERNOS<br />
6
SISTEMA DE REFERENCIA CARTESIANO TERRESTRE<br />
• Son ternas <strong>de</strong> ejes perpendiculares entre sí<br />
• Eje Z coinci<strong>de</strong>nte con eje <strong>de</strong> rotación terrestre<br />
•Plano XY en Ecuador Terrestre<br />
• Plano XZ conteniendo <strong>al</strong> meridiano <strong>de</strong> Greenwich<br />
• Eje Y formando un sistema <strong>de</strong> mano <strong>de</strong>recha<br />
• Posición <strong>de</strong> P <strong>de</strong>finida por X,Y,Z<br />
SISTEMA DE REFERENCIA ELIPSOIDAL<br />
•Eje menor b coinci<strong>de</strong>nte con eje menor elipsoi<strong>de</strong><br />
•Meridianos conteniendo <strong>al</strong> Eje <strong>de</strong> Rotación<br />
•Ecuador conteniendo el eje mayor <strong>de</strong>l elipsoi<strong>de</strong><br />
•Par<strong>al</strong>elos perpendiculares <strong>al</strong> eje menor <strong>de</strong>l mismo<br />
7
SISTEMA DE REFERENCIA ELIPSOIDAL<br />
SISTEMA DE REFERENCIA ELIPSOIDAL<br />
Y CARTESIANO TERRESTRE<br />
•Se obtienen <strong>de</strong> incorporar el <strong>Sistema</strong> Cartesiano<br />
Terrestre <strong>al</strong> <strong>Sistema</strong> <strong>El</strong>ipsoid<strong>al</strong><br />
8
SISTEMA DE REFERENCIA<br />
ELIPSOIDAL y<br />
CARTESIANO TERRESTRE<br />
ANTIGUOS<br />
MODERNOS<br />
Generación <strong>de</strong> un <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia<br />
Para generar un <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia (tanto<br />
antiguo como mo<strong>de</strong>rno), se necesitan dos<br />
elementos:<br />
• <strong>El</strong>ipsoi<strong>de</strong> <strong>de</strong> Revolución<br />
• Dátum (Orígen <strong>de</strong> mediciones)<br />
9
Generación <strong>de</strong> un <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia Antiguo<br />
Generación <strong>de</strong> un <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia Antiguo<br />
10
Generación <strong>de</strong> un <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia Antiguo<br />
Generación <strong>de</strong> un <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia Antiguo<br />
11
Generación <strong>de</strong> un <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia Antiguo<br />
Generación <strong>de</strong> un <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia Antiguo<br />
12
Generación <strong>de</strong> un <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia Antiguo<br />
Generación <strong>de</strong> un <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia Antiguo<br />
13
Generación <strong>de</strong> un <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia Antiguo<br />
En los <strong>Sistema</strong>s <strong>de</strong> Referencia Antiguos, el Dátum se<br />
encuentra ubicado en el terreno (<strong>Sistema</strong> Topocéntrico)<br />
Generación <strong>de</strong> un <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia Antiguo<br />
En los <strong>Sistema</strong>s <strong>de</strong> Referencia Antiguos (Topocéntricos):<br />
• <strong>El</strong> <strong>El</strong>ipsoi<strong>de</strong> se orienta colocándose tangente <strong>al</strong><br />
Geoi<strong>de</strong> en un punto terrestre (DATUM)<br />
• En el DATUM, la norm<strong>al</strong> <strong>al</strong> <strong>El</strong>ipsoi<strong>de</strong> coinci<strong>de</strong><br />
con la vertic<strong>al</strong> <strong>de</strong>l lugar<br />
• <strong>El</strong> centro <strong>de</strong>l <strong>El</strong>ipsoi<strong>de</strong> y <strong>de</strong> la Terna <strong>de</strong> Ejes<br />
Cartesianos Ortogon<strong>al</strong>es se encuentra <strong>de</strong>splazado<br />
<strong>de</strong>l centro <strong>de</strong> la Tierra<br />
14
Generación <strong>de</strong> un <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia Antiguo<br />
Triangulación<br />
<strong>de</strong> Primer Or<strong>de</strong>n<br />
en los <strong>al</strong>re<strong>de</strong>dores<br />
<strong>de</strong> Buenos Aires.<br />
Punto Dátum:<br />
Observatorio <strong>de</strong><br />
Córdoba<br />
<strong>El</strong>ipsoi<strong>de</strong>: Bessel<br />
Año <strong>de</strong> inicio: 1909<br />
15
<strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia<br />
“Flores”<br />
Dátum:<br />
Eje Vertic<strong>al</strong> <strong>de</strong> la cruz<br />
<strong>de</strong> la torre campanario<br />
<strong>de</strong> la iglesia San José<br />
<strong>de</strong> Flores, Cap. Fed.<br />
<strong>El</strong>ipsoi<strong>de</strong>: Hayford<br />
Años <strong>de</strong> medición:<br />
De 1916 a 1918<br />
16
Monografía <strong>de</strong>l Dátum <strong>Sistema</strong> Flores<br />
Generación <strong>de</strong> un <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia Mo<strong>de</strong>rno<br />
• Trazamos meridianos y par<strong>al</strong>elos<br />
<strong>al</strong> elipsoi<strong>de</strong> generado.<br />
• Insertamos un Terna <strong>de</strong> Ejes<br />
Cartesianos Ortogon<strong>al</strong>es con centro<br />
coinci<strong>de</strong>nte con centro <strong>de</strong>l elipsoi<strong>de</strong>.<br />
• Centro <strong>de</strong> la Terna y <strong>de</strong>l elipsoi<strong>de</strong>,<br />
coinci<strong>de</strong>nte con centro <strong>de</strong> masas <strong>de</strong><br />
la Tierra.<br />
• Eje Z coinci<strong>de</strong>nte con eje <strong>de</strong> rotación<br />
<strong>de</strong> la Tierra.<br />
• Ejes X e Y en el plano <strong>de</strong>l Ecuador.<br />
Meridiano <strong>de</strong> Greenwich pasante por<br />
eje X.<br />
17
<strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia Mo<strong>de</strong>rno (Geocéntrico)<br />
• <strong>El</strong> <strong>El</strong>ipsoi<strong>de</strong> se orienta <strong>de</strong> manera t<strong>al</strong> que el centro<br />
<strong>de</strong> la Terna <strong>de</strong> Ejes Cartesianos Ortogon<strong>al</strong>es y <strong>de</strong>l<br />
<strong>El</strong>ipsoi<strong>de</strong> coinci<strong>de</strong>n con el centro <strong>de</strong> masas <strong>de</strong> la Tierra<br />
• <strong>El</strong> Dátum es el centro <strong>de</strong> masas <strong>de</strong> la Tierra<br />
<strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia Mo<strong>de</strong>rno (Geocéntrico)<br />
No <strong>de</strong>bemos confundir xy planas con XY geocéntricas<br />
18
VINCULACION DEL SISTEMA MODERNO CON EL ANTIGUO<br />
VINCULACION DEL SISTEMA MODERNO CON EL ANTIGUO<br />
19
VINCULACION DEL SISTEMA MODERNO CON EL ANTIGUO<br />
X<br />
O<br />
Z<br />
RZ<br />
RX<br />
RY<br />
∆X, ∆ Y, ∆Z<br />
Y Y’<br />
VINCULACION DEL SISTEMA MODERNO CON EL ANTIGUO<br />
Z’<br />
ϕ1, λ1, h1 ϕ2, λ2, h2<br />
A) ϕ 1, λ1, h1 X1, Y1, Z1<br />
B) X1, Y1, Z1 X2, Y2, Z2<br />
C) X2, Y2, Z2 ϕ 2, λ2, h2<br />
<strong>El</strong> paso B) pue<strong>de</strong> re<strong>al</strong>izarse <strong>de</strong> <strong>al</strong>guna <strong>de</strong> estas tres<br />
siguientes formas:<br />
• Tres traslaciones, tres rotaciones y un factor <strong>de</strong> esc<strong>al</strong>a<br />
• Tres traslaciones, <strong>de</strong>spreciando las rotaciones y dando<br />
<strong>al</strong> factor <strong>de</strong> esc<strong>al</strong>a el v<strong>al</strong>or 1<br />
•Fórmulas <strong>de</strong> Molo<strong>de</strong>nsky<br />
O’<br />
X’<br />
20
VINCULACION DEL SISTEMA MODERNO CON EL ANTIGUO<br />
VINCULACION DEL SISTEMA MODERNO CON EL ANTIGUO<br />
21
VINCULACION DEL SISTEMA MODERNO CON EL ANTIGUO<br />
DATOS<br />
Parámetros <strong>de</strong>l elipsoi<strong>de</strong> Internacion<strong>al</strong> :<br />
a = 6.378.388 m<br />
f = 1 / 297<br />
Parámetros <strong>de</strong>l elipsoi<strong>de</strong> WGS 84 :<br />
RESULTADOS<br />
a = 6.378.137 m<br />
f = 1 / 298,257223563<br />
Ejemplo <strong>de</strong> conversión<br />
WGS 84 ⇒ Campo Inchauspe 69<br />
utilizando Fórmulas <strong>de</strong> Molo<strong>de</strong>nsky<br />
ϕ WGS 84 = - 32 °<br />
λ WGS 84 = - 64 °<br />
h WGS 84 = 20 m<br />
ϕ Inchauspe 69 = - 32 º 00 ‘ 01″, 9<br />
λ Inchauspe 69 = - 63 º 59 ‘ 57″, 2<br />
h Inchauspe 69 = + 0,9 m<br />
22
PARAMETROS DE CONVERSION<br />
WGS 84 ⇒ Campo Inchauspe 69<br />
∆ X = + 148 m<br />
∆ Y = - 136 m<br />
∆ Z = - 90 m<br />
∆a = + 251 m<br />
∆f = + 1,419270155 . 10 -5<br />
Las diferencias ( ∆ ) se obtienen como :<br />
<strong>Sistema</strong> WGS 84 - <strong>Sistema</strong> Campo Inchauspe 69<br />
CORRIMIENTOS EN LOS VERTICES DEL<br />
TRAPECIO LIMITANTE DE LA HOJA CARTOGRAFICA<br />
23
Loc<strong>al</strong>es<br />
SISTEMAS DE REFERENCIA ANTIGUOS<br />
Castelli -> Bs As, Entre Ríos, Corrientes, Misiones,<br />
Córdoba, Mendoza y San Juan<br />
Yavi -> > Jujuy<br />
Chos M<strong>al</strong><strong>al</strong> -> > Neuquén<br />
Pampa <strong>de</strong>l Castillo -> > Comodoro Rivadavia<br />
Ubajay -> > superpuesto con Castelli, sobre r1o Uruguay<br />
Tapi Aike -> > Santa Cruz<br />
Huemules -> Chubut - Santa Cruz<br />
Carranza o Chumbicha -> Catamarca<br />
25 <strong>de</strong> Mayo -> > San Juan<br />
Nacion<strong>al</strong> Campo Inchauspe (<strong>de</strong>s<strong>de</strong> 1969 a mayo <strong>de</strong> 1997)<br />
SISTEMAS DE REFERENCIA ANTIGUOS<br />
24
Desplazamientos entre el <strong>Sistema</strong><br />
Campo Inchauspe 69 y WGS 84<br />
Desplazamientos entre el <strong>Sistema</strong><br />
Campo Inchauspe 69 y WGS 84<br />
25
Marcos <strong>de</strong> Referencia<br />
Un marco <strong>de</strong> referencia consiste en una<br />
red <strong>de</strong> puntos materi<strong>al</strong>izados en el terreno<br />
que se encuentran referenciados en un<br />
<strong>de</strong>terminado <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia<br />
Marcos <strong>de</strong> Referencia<br />
Los marcos <strong>de</strong> referencia correspondientes a<br />
los <strong>Sistema</strong>s <strong>de</strong> Referencia Antiguos, llevaban<br />
el mismo nombre que el <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia.<br />
Esto lleva a confusión entre Marco y <strong>Sistema</strong>.<br />
Los marcos <strong>de</strong> referencia pertenecientes a los<br />
<strong>Sistema</strong>s <strong>de</strong> Referencia Mo<strong>de</strong>rnos, llevan<br />
un nombre distinto <strong>de</strong>l <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia.<br />
26
MARCOS DE REFERENCIA ARGENTINOS<br />
• Anteriores a CAMPO INCHAUSPE 69<br />
• CAMPO INCHAUSPE 69<br />
• DOPPLER<br />
•POSGAR<br />
• RAMSAC<br />
•PROVINCIALES<br />
• PASMA<br />
MARCOS DE REFERENCIA<br />
ANTERIORES A<br />
CAMPO INCHAUSPE 69<br />
<strong>El</strong> <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia en el<br />
que se encuentran, lleva el mismo<br />
nombre que el marco.<br />
27
PROYECTO DEL MARCO<br />
DE REFERENCIA<br />
CAMPO INCHAUSPE 69<br />
(RED DE<br />
TRIANGULACION)<br />
<strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia:<br />
Campo Inchauspe 69<br />
MARCO DE REFERENCIA<br />
CAMPO INCHAUSPE 69<br />
Compuesta por 18.000 puntos<br />
Precisión relativa: 3 a 10 ppm<br />
28
ESQUEMA DE UNA<br />
UNIDAD GEODESICA<br />
DEL MARCO DE<br />
REFERENCIA<br />
CAMPO INCHAUSPE<br />
69<br />
EJEMPLO DE UNA<br />
UNIDAD GEODESICA<br />
PROVINCIA DE<br />
SANTA FE<br />
29
Dátum <strong>de</strong>l <strong>Sistema</strong> Campo Inchauspe 69<br />
Situado en Provincia <strong>de</strong> Buenos Aires - Partido <strong>de</strong> Pehuajó<br />
Vinculaciones entre los <strong>Sistema</strong>s <strong>de</strong> Referencia<br />
Loc<strong>al</strong>es y Campo Inchauspe 69<br />
30
MARCO DE REFERENCIA<br />
DOPPLER<br />
<strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia:<br />
WGS 72 y NWL 9D<br />
Compuesta <strong>de</strong> 19 estaciones y<br />
medida en el año 1977<br />
MARCO DE REFERENCIA<br />
POSGAR 94<br />
Fue medida en los años<br />
1993 y 1994. Se compone<br />
<strong>de</strong> 127 puntos.<br />
Este marco se encuentra<br />
apoyado en CAP (23<br />
estaciones que forman parte<br />
<strong>de</strong>l tot<strong>al</strong> <strong>de</strong> los 127 puntos),<br />
vinculada a su vez <strong>al</strong> marco<br />
<strong>de</strong> referencia mundi<strong>al</strong><br />
ITRF 92.<br />
Fue procesada con soft<br />
comerci<strong>al</strong> y ofici<strong>al</strong>izada por<br />
el IGM en mayo <strong>de</strong> 1997.<br />
Precisión relativa: 1 ppm<br />
31
MARCO DE REFERENCIA<br />
POSGAR 98<br />
Se agregan 9 puntos <strong>al</strong><br />
Marco Posgar 94 (3 nuevos<br />
puntos <strong>de</strong> red y 6 estaciones<br />
permanentes GPS). Tot<strong>al</strong>:<br />
136 puntos.<br />
Se encuentra apoyada <strong>al</strong><br />
Marco SIRGAS 95, vinculado<br />
a su vez a ITRF94.<br />
Fue procesada con soft<br />
científico (Bernesse 4.0).<br />
No se encuentra ofici<strong>al</strong>izada.<br />
Precisión relativa: mejor a<br />
1ppm.<br />
MARCO DE REFERENCIA<br />
RAMSAC<br />
Compuesta en la actu<strong>al</strong>idad<br />
por 16 estaciones<br />
permanentes GPS.<br />
Permiten posicionamiento<br />
diferenci<strong>al</strong> <strong>al</strong> usuario GPS<br />
(necesita mínimamente sólo<br />
un receptor geodésico).<br />
Alcance <strong>de</strong> cada estación:<br />
100 km.<br />
32
P94<br />
P98<br />
P94<br />
P94<br />
SAGA<br />
P98<br />
P98<br />
P94<br />
P94<br />
P94<br />
CAI<br />
W84<br />
P94<br />
P94<br />
P98<br />
CAI<br />
Re<strong>de</strong>s<br />
provinci<strong>al</strong>es<br />
MARCO DE REFERENCIA<br />
PASMA<br />
Se encuentra apoyado a<br />
POSGAR 94.<br />
33
PROYECTO DE REMEDICION POSGAR y<br />
UNIFICACION DE REDES<br />
Actu<strong>al</strong>mente, el IGM se encuentra remidiendo la<br />
Red POSGAR. Se vinculará a las estaciones GPS<br />
Permanentes (Red RAMSAC).<br />
Se sumarán puntos <strong>de</strong> las Re<strong>de</strong>s Provinci<strong>al</strong>es y PASMA,<br />
formando una subred <strong>de</strong> 2000 puntos.<br />
En el futuro, el usuario dispondrá <strong>de</strong> un punto <strong>de</strong> apoyo<br />
GPS a no más <strong>de</strong> 20 km <strong>de</strong> distancia <strong>de</strong> su posición.<br />
OTROS MARCOS DE REFERENCIA<br />
• SIRGAS 95<br />
• SIRGAS 2000<br />
•ITRF<br />
34
CRIC<br />
MAI1<br />
UNSA<br />
MORR<br />
RIOG<br />
RBLS<br />
LOTE<br />
LO10<br />
LPGS<br />
IGUA<br />
SIRGAS<br />
SIRGAS 95 (en rojo).<br />
Constituída por 58<br />
puntos, <strong>de</strong> los cu<strong>al</strong>es<br />
10 son argentinos.<br />
Vinculado a ITRF 94<br />
SIRGAS 2000 (tot<strong>al</strong><br />
<strong>de</strong> puntos).<br />
Constituída por 184<br />
Puntos, <strong>de</strong> los cu<strong>al</strong>es<br />
20 son argentinos.<br />
Vinculado a ITRF 2000<br />
PUNTOS DEL<br />
MARCO SIRGAS 1995<br />
EN ARGENTINA<br />
35
CFAG<br />
CRIC<br />
TUCU<br />
UNSA<br />
RBLS<br />
MORR<br />
LHCL TAND<br />
LOTE<br />
MAI1<br />
LO10<br />
RIOG<br />
AUTF<br />
CORD<br />
VBCA<br />
RWSN<br />
IGM0<br />
LPGS<br />
MRD1<br />
IGUA<br />
PUNTOS DEL<br />
MARCO SIRGAS 2000<br />
EN ARGENTINA<br />
RED ALTIMETRICA<br />
DE ALTA PRECISION<br />
36
MAREOGRAFOS<br />
DATUM<br />
ALTIMETRICO<br />
• Mareógrafo <strong>de</strong>l Riachuelo, <strong>de</strong>s<strong>de</strong> 1905<br />
0.556 <strong>de</strong>bajo IGM<br />
• Mareógrafos <strong>de</strong> Mar <strong>de</strong>l Plata<br />
– Puerto <strong>de</strong> Mar <strong>de</strong>l Plata, <strong>de</strong>s<strong>de</strong> 1923<br />
– Club <strong>de</strong> Pescadores, <strong>de</strong>s<strong>de</strong> 1954<br />
– Base Nav<strong>al</strong>, <strong>de</strong>s<strong>de</strong> 1999<br />
• PARN: Tandil, 1949<br />
37
DETALLE DE<br />
POLIGONOS DE<br />
NIVELACION<br />
POLIGONO DE<br />
NIVELACION<br />
38
NODAL<br />
MONOGRAFIA<br />
DE NODAL<br />
39
MONOGRAFIA<br />
DE PF<br />
PILARES<br />
ALTIMETRICOS<br />
40
MARCAS<br />
GEODESICAS<br />
MARCAS<br />
GEODESICAS<br />
ALTIMETRICAS<br />
41
Las tres superficies<br />
CERCO DE LAS<br />
MARCAS<br />
GEODESICAS<br />
42
ONDULACION DEL GEOIDE<br />
h<br />
P<br />
H<br />
N<br />
N = h – H<br />
Vertic<strong>al</strong> <strong>de</strong>l Lugar y Norm<strong>al</strong> <strong>al</strong> <strong>El</strong>ipsoi<strong>de</strong><br />
TERRENO<br />
GEOIDE<br />
ELIPSOIDE<br />
43
MODELO DE GEOIDE<br />
Precisión <strong>de</strong>l Mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> Geoi<strong>de</strong><br />
Sabemos que :<br />
N = h – H<br />
Si medimos h en puntos <strong>de</strong> N conocido:<br />
H = h – N<br />
Precisión <strong>de</strong> H = f ( Precisión <strong>de</strong> h y N )<br />
44
VERDADERO DESNIVEL ⇒ DIFERENCIA DE ALTURAS<br />
ORTOMETRICAS<br />
VERDADERO DESNIVEL ≠ DIFERENCIA DE ALTURAS<br />
ELIPSOIDALES<br />
CAUSA<br />
h A<br />
A<br />
H A<br />
EL GEOIDE ACOMPAÑA LA<br />
TOPOGRAFIA DEL TERRENO<br />
EL ELIPSOIDE NO ACOMPAÑA LA<br />
TOPOGRAFIA DEL TERRENO<br />
La diferencia <strong>de</strong> <strong>al</strong>turas elipsoid<strong>al</strong>es<br />
no permite <strong>de</strong>terminar el sentido <strong>de</strong><br />
escurrimiento <strong>de</strong>l agua<br />
H B<br />
B<br />
TERRENO<br />
h B<br />
GEOIDE<br />
ELIPSOIDE<br />
45
<strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> <strong>Posicionamiento</strong> Glob<strong>al</strong><br />
<strong>El</strong> <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia WGS 84<br />
Eje Z coinci<strong>de</strong>nte<br />
con Eje <strong>de</strong> Rotación<br />
<strong>de</strong> la Tierra para la<br />
Época 1984.0<br />
Eje X pasante por el<br />
Meridiano Cero <strong>de</strong>finido<br />
por el IERS para la<br />
época 1984.0 y situado<br />
en el Ecuador Terrestre.<br />
Eje Y situado en el<br />
Ecuador Terrestre y<br />
Perpendicular <strong>al</strong> X.<br />
46
<strong>El</strong> <strong>Sistema</strong> <strong>de</strong> Referencia WGS 84<br />
DEFINIDO POR:<br />
ELIPSOIDE WGS 84<br />
a = 6.378.137 m<br />
f = 1/298,257223563<br />
ORIGEN : CENTRO DE MASAS DE LA TIERRA<br />
Constelación Navstar GPS<br />
24 Satélites a 20.200 km <strong>de</strong> <strong>al</strong>tura<br />
6 Orbitas<br />
4 Satélites por órbita<br />
2 Revoluciones por día<br />
47
Hawaii<br />
Colorado<br />
Springs<br />
Estaciones <strong>de</strong> Monitoreo GPS<br />
St. Louis, MO<br />
USNO<br />
Austin, TX<br />
Ecuador<br />
Cape Canaver<strong>al</strong><br />
Argentina<br />
United<br />
Kingdom<br />
Bahrain<br />
Ascension Diego Garcia<br />
GPS Monitor Stations<br />
NGA Site (7)<br />
NGA Test Site (2)<br />
USAF Site (6)<br />
Estaciones <strong>de</strong> Monitoreo GPS<br />
Austr<strong>al</strong>ia<br />
Korea<br />
Kwaj<strong>al</strong>ein<br />
48
Navegadores<br />
Posicionadores<br />
Receptores GPS<br />
Expeditivos<br />
Métricos ( C/A )<br />
Submétricos ( C/A - L1 )<br />
Simple Frecuencia ( C/A - L1 )<br />
Precisos Doble Frecuencia ( C/A - L1 y L2 )<br />
Doble Frecuencia y Doble Código<br />
( C/A y P – L1 y L2 )<br />
Precisiones estimadas<br />
Tipo <strong>de</strong> Receptor Método <strong>de</strong> Medición Precisión<br />
Navegador Absoluto 10 metros<br />
Posicionador Absoluto 10 metros<br />
Posicionador Expeditivo Métrico Diferenci<strong>al</strong> <strong>de</strong> Código C/A 1 a 3 metros<br />
Posicionador Expeditivo Submétrico Diferenci<strong>al</strong> <strong>de</strong> Código C/A y Medición L1 Decimétrica<br />
Posicionador Preciso <strong>de</strong> Simple Frecuencia Diferenci<strong>al</strong> <strong>de</strong> Portadora L1 Centimétrica<br />
Posicionador Preciso <strong>de</strong> Doble Frecuencia Diferenci<strong>al</strong> <strong>de</strong> Portadoras L1 y L2 Centimétrica<br />
Posicionador Preciso <strong>de</strong> Doble Frecuencia y Doble Código Diferenci<strong>al</strong> <strong>de</strong> Portadoras L1 y L2 Centimétrica<br />
49
Navegador<br />
Antena rebatible y teclado en el frente<br />
Navegador<br />
Antena incorporada y teclado en el frente<br />
50
Posicionador Expeditivo<br />
Posicionadores Precisos<br />
51
Posicionadores Precisos<br />
Posicionadores Precisos<br />
52
Posicionadores Precisos<br />
53
Señ<strong>al</strong> GPS<br />
54
Composición <strong>de</strong> un receptor GPS<br />
ANTENA DE RECEPCION DE LA SEÑAL GPS<br />
Sección <strong>de</strong> Radiofrecuencia<br />
RECEPTOR Microprocesador<br />
FUENTE DE ALIMENTACION<br />
Memoria<br />
Pant<strong>al</strong>la y Teclado<br />
Obtención <strong>de</strong> coor<strong>de</strong>nadas XYZ geocéntricas<br />
X<br />
Z<br />
O<br />
VECTOR<br />
SATELITE<br />
(XS,YS,ZS)<br />
SATELITE ( S )<br />
VECTOR<br />
POSICION<br />
(XP,YP,ZP)<br />
VECTOR DISTANCIA (D)<br />
RECEPTOR<br />
( P)<br />
D = ( XS - Xp ) 2 + ( YS - Yp ) 2 + ( ZS - Zp ) 2<br />
Y<br />
55
Obtención <strong>de</strong> coor<strong>de</strong>nadas XYZ geocéntricas<br />
S3 (XS3,YS3,ZS3)<br />
S2 (XS2,YS2,ZS2)<br />
X<br />
Z<br />
O<br />
S1 (XS1,YS1,ZS1)<br />
RECEPTOR<br />
( P)<br />
D1 = ( XS1 - Xp ) 2 + ( YS1 - Yp ) 2 + ( ZS1 - Zp ) 2<br />
D2 = ( XS2 - Xp ) 2 + ( YS2 - Yp ) 2 + ( ZS2 - Zp ) 2<br />
D3 = ( XS3 - Xp ) 2 + ( YS3 - Yp ) 2 + ( ZS3 - Zp ) 2<br />
Cálculos <strong>de</strong>l receptor GPS<br />
en el posicionamiento<br />
Recepción y <strong>de</strong>codificación <strong>de</strong> la señ<strong>al</strong> GPS<br />
Cálculo <strong>de</strong> la distancia <strong>al</strong> satélite<br />
Resolución <strong>de</strong> sistema <strong>de</strong> 3 ecuaciones con 3 incógnitas (X Y Z)<br />
Transformación <strong>de</strong> coor<strong>de</strong>nadas geocéntricas a geográficas (ϕ λh)<br />
Tiempo <strong>de</strong> operación : fracciones <strong>de</strong> segundo<br />
Y<br />
56
Precisión en el posicionamiento GPS<br />
Es función, entre otros parámetros, <strong>de</strong>:<br />
Precisión en la <strong>de</strong>terminación <strong>de</strong> la distancia <strong>al</strong> satélite<br />
Distribución <strong>de</strong> los satélites en el cielo (DOP)<br />
Precisión en la <strong>de</strong>terminación <strong>de</strong> la<br />
distancia <strong>al</strong> satélite<br />
X<br />
Z<br />
O<br />
VECTOR<br />
SATELITE<br />
(XS,YS,ZS)<br />
SATELITE ( S )<br />
VECTOR<br />
POSICION<br />
(XP,YP,ZP)<br />
VECTOR DISTANCIA (D)<br />
RECEPTOR<br />
( P)<br />
Y<br />
57
Precisión en la <strong>de</strong>terminación <strong>de</strong> la<br />
distancia <strong>al</strong> satélite<br />
Tipo <strong>de</strong> Receptor <strong>Posicionamiento</strong> Medición distancia <strong>al</strong> satélite<br />
Navegador<br />
Cu<strong>al</strong>quier Posicionador<br />
Absoluto<br />
Medición <strong>de</strong> código C/A<br />
Medición <strong>de</strong> código C/A<br />
Posicionador Expeditivo Métrico Diferenci<strong>al</strong> <strong>de</strong> código<br />
Posicionador Expeditivo Submétrico Diferenci<strong>al</strong> <strong>de</strong> código y medición L1<br />
Posicionador Preciso <strong>de</strong> Simple Frecuencia Diferenci<strong>al</strong><br />
Diferenci<strong>al</strong> <strong>de</strong> portadora<br />
Posicionador Preciso <strong>de</strong> Doble Frecuencia Diferenci<strong>al</strong> <strong>de</strong> portadora<br />
Posicionador Preciso <strong>de</strong> Doble Frecuencia y Doble Código Diferenci<strong>al</strong> <strong>de</strong> portadora<br />
Distancia <strong>al</strong> satélite por<br />
medición <strong>de</strong> tiempo<br />
58
Distancia <strong>al</strong> satélite por<br />
medición <strong>de</strong> código C/A<br />
Distancia <strong>al</strong> satélite por<br />
diferenci<strong>al</strong> <strong>de</strong> código<br />
59
Distancia <strong>al</strong> satélite por diferenci<strong>al</strong> <strong>de</strong> portadora<br />
Distancia <strong>al</strong> satélite por diferenci<strong>al</strong> <strong>de</strong> portadora<br />
60
Simple diferencia <strong>de</strong> receptor<br />
Se eliminan los errores sistemáticos <strong>de</strong>l satélite común<br />
a ambos receptores<br />
Simple diferencia <strong>de</strong> satélite<br />
Se eliminan los errores sistemáticos <strong>de</strong>l receptor común<br />
a ambos satélites<br />
61
Doble Diferencia<br />
Se eliminan los errores sistemáticos <strong>de</strong>l receptor y <strong>de</strong>l<br />
satélite.<br />
Triple diferencia<br />
Consiste en dos dobles diferencias en tiempos distintos<br />
62
Cálculo <strong>de</strong> la posición<br />
<strong>de</strong> la estación remota<br />
Se resuelven todas las combinaciones posibles entre receptores y<br />
satélites, eliminándose los errores sistemáticos <strong>de</strong> satélite, receptor<br />
y propagación <strong>de</strong> la señ<strong>al</strong> GPS, <strong>de</strong>terminándose con precisión el<br />
número entero <strong>de</strong> ondas que “caben” en las distancias entre los satélites<br />
y receptores.<br />
Una vez resueltos todos los triángulos espaci<strong>al</strong>es, se c<strong>al</strong>cula el vector<br />
común a todos que es la distancia entre la base y la remota.<br />
Una vez fijada la posición <strong>de</strong> la estación base, el programa <strong>de</strong> procesamiento<br />
c<strong>al</strong>cula la posición <strong>de</strong> la remota adicionando a las coor<strong>de</strong>na<br />
das <strong>de</strong> la base la distancia base-remota.<br />
Errores sistemáticos en la medición GPS<br />
63
Precisión en el posicionamiento GPS<br />
Es función, entre otros parámetros, <strong>de</strong>:<br />
Precisión en la <strong>de</strong>terminación <strong>de</strong> la distancia <strong>al</strong> satélite<br />
Distribución <strong>de</strong> los satélites en el cielo (DOP)<br />
Distribución <strong>de</strong> satélites en el cielo<br />
(DOP)<br />
64
Levantamiento <strong>de</strong> un sector <strong>de</strong>l<br />
terreno con GPS<br />
Métodos GPS <strong>de</strong> posicionamiento<br />
Absoluto: un solo receptor GPS (navegador o posicionador).<br />
Diferenci<strong>al</strong>: <strong>al</strong> menos dos receptores GPS posicionadores<br />
(base y remoto).<br />
Diferenci<strong>al</strong><br />
<strong>de</strong> código ó DGPS (posicionadores expeditivos)<br />
<strong>de</strong> portadora (posicionadores precisos)<br />
Diferenci<strong>al</strong> <strong>de</strong> código Estático y Cinemático<br />
Estático<br />
Estático Rápido<br />
Diferenci<strong>al</strong> <strong>de</strong> portadora Cinemático (OTF)<br />
Cinemático en Tiempo Re<strong>al</strong> (RTK)<br />
65
Precisión con receptores posicionadores<br />
Diferenci<strong>al</strong> <strong>de</strong> código (posicionadores expeditivos métricos)<br />
Horizont<strong>al</strong>: 1 m + 10 ppm<br />
Diferenci<strong>al</strong> estático (posicionadores geodésicos)<br />
Horizont<strong>al</strong>: 5 mm + 1 ppm<br />
Vertic<strong>al</strong>: 10 mm + 2 ppm<br />
Diferenci<strong>al</strong> cinemático (posicionadores geodésicos)<br />
Horizont<strong>al</strong>: 15 mm + 1 ppm<br />
Vertic<strong>al</strong>: 30 mm + 2 ppm<br />
Diferenci<strong>al</strong> en Tiempo Re<strong>al</strong> (posicionadores geodésicos)<br />
Horizont<strong>al</strong>: 1,6 cm + 2 ppm<br />
Vertic<strong>al</strong>: 3,2 cm + 4 ppm<br />
Alcances con receptores posicionadores geodésicos<br />
• De simple frecuencia: hasta 20 km base - remota<br />
• De doble frecuencia: más <strong>de</strong> 20 km base - remota<br />
66
Utilida<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l Diferenci<strong>al</strong> <strong>de</strong> Portadora<br />
Etapas en la medición GPS<br />
• Reconocimiento <strong>de</strong>l terreno<br />
•Planificación<br />
- Estabilidad <strong>de</strong>l punto<br />
- Accesibilidad<br />
- Cielo Despejado<br />
- Ubicación a más <strong>de</strong> 50 m<br />
- <strong>de</strong> superficies reflectantes<br />
- <strong>El</strong>ección <strong>de</strong>l instrument<strong>al</strong><br />
y método <strong>de</strong> medición<br />
• Amojonamiento y confección <strong>de</strong> monografía<br />
• Medición<br />
67
<strong>El</strong>ección <strong>de</strong>l instrument<strong>al</strong> y<br />
método <strong>de</strong> medición<br />
Instrument<strong>al</strong> y método<br />
<strong>de</strong> medición<br />
Croquis <strong>de</strong><br />
Reconocimiento<br />
<strong>de</strong>l punto GPS<br />
Precisión en<br />
la posición <strong>de</strong><br />
estación remota<br />
Extensión<br />
<strong>de</strong> la longitud<br />
base - remota<br />
68
Precisión <strong>de</strong> la estación remota<br />
• Categoría A : precisión subcentimétrica (1 cm o menos)<br />
• Categoría B: precisión centimétrica (entre 1 cm y 10 cm)<br />
• Categoría C: precisión submétrica (entre 10 cm y 1 m)<br />
• Categoría D: precisión métrica (entre 1 m y 10 m)<br />
• Categoría E: precisión <strong>de</strong> <strong>de</strong>cenas <strong>de</strong> metros (entre 10 y 100 m)<br />
Extensión <strong>de</strong> la longitud<br />
base - remota<br />
• Categoría 0: Extensión muy gran<strong>de</strong> (entre 100 y 1000 km)<br />
• Categoría 1: Extensión gran<strong>de</strong> (entre 10 y 100 km)<br />
• Categoría 2: Extensión media (entre 1 y 10 km)<br />
• Categoría 3: Extensión reducida (entre 100 m y 1 km)<br />
69
• Publicación IGM<br />
“Estándares Geodésicos”<br />
www.igm.gov.ar<br />
Amojonamiento <strong>de</strong>l punto GPS<br />
TIPOS DE MONUMENTACION<br />
• Tornillo, perno o bulón en roca madre (fijado con epoxi)<br />
• Tornillo, perno, bulón o chapa i<strong>de</strong>ntificatoria amurado a<br />
construcciones existentes<br />
• Pilares <strong>de</strong> hormigón en cuyo coronamiento se coloca<br />
tornillo, perno, bulón o chapa i<strong>de</strong>ntificatoria<br />
70
Chapa i<strong>de</strong>ntificatoria <strong>de</strong>l punto GPS<br />
Señ<strong>al</strong><br />
i<strong>de</strong>ntificatoria<br />
<strong>de</strong>l punto GPS<br />
71
Monografía<br />
<strong>de</strong>l punto GPS<br />
Planilla <strong>de</strong><br />
Medición<br />
GPS<br />
72
Operativo: 2010<br />
Financiado: Unión Europea<br />
Responsable <strong>de</strong>l Proyecto: Agencia Espaci<strong>al</strong> Europea (ESA)<br />
Cantidad <strong>de</strong> satélites: 30<br />
Primer satélite lanzado: 25 <strong>de</strong> diciembre <strong>de</strong> 2005<br />
Planos Orbit<strong>al</strong>es: 3<br />
Altura: 23.222 km sobre la superficie terrestre<br />
73
Centro <strong>de</strong> Capacitación<br />
en<br />
Ciencias Geográficas<br />
Cabildo 381 - Ciudad <strong>de</strong> Buenos Aires<br />
Secretaría Académica<br />
Tel Fax (5411) 4576-5576 interno 166<br />
Email: cccg@igm.gov.ar<br />
www.igm.gov.ar<br />
74