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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

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