GLOBAL POSITIONING SYSTEM MC. Angel Montero Pineda
Constelación de Satélites de Posicionamiento
Sistemas de Navegación y Posicionamiento
Global Positioning Satellites (GPS)
Sistemas de Navegación y Posicionamiento GPS: Proyecto desarrollado por el Ejercito de los Estados Unidos (US Army), en los años 70´s constaba de 21 satélites más 3 de respaldo, en orbitas predecibles alrededor de la tierra. El GPS Provee 24 horas al día de información de posicionamiento aún en condiciones climáticas desfavorables. Las satélites de GPS son lanzados en lanzadores desechables Delta, por la USAir Force. El GPS consiste del segmento espacial (los satélites) y el segmento de control (la Red de Rastreo, Monitoreo y Control Mundial).
Sistema de Posicionamiento Global (GPS) El GPS, es un sistema de radionavegación formado por una constelación de 24 satélites (mas tres de reserva) y sus estaciones terrenas. El GPS usa “estrellas hechas por el hombre” como puntos de referencia para calcular posiciones georreferenciadas con una precisión de un objeto al rango de los 30 metros. En la actualidad se pueden lograr rangos de mayor exactitud hasta nanómetros.
Sistema de Posicionamiento Global (GPS) La tecnología del GPS ha sido miniaturizada para solo usar algunos circuitos integrados, los cuales cada día tienen un costo menor, lo que hace de esta tecnología accesible virtualmente para cualquiera. Actualmente los GPS se están incorporando de diversas formas en los aviones, barcos, vehículos automotores, maquinaria agrícola controlados por computadoras portátiles.
Como Trabaja un GPS 5 Pasos lógicos de operación de un GPS: 1. La base del GPS es la triangulación de los satélites. 2. Para “triangular”, el GPS mide el tiempo que tarda en recorrer la distancia la señal del satélite al receptor usando el viaje en el tiempo de las señales de radio. 3. Para medir el tiempo de recorrido el GPS necesita de una muy buena precisión de la toma de tiempo, el cual se archiva y procesa matemáticamente para calcular las distancias (4 Giroscopios y 4 Relojes Atómicos ).
Como Trabaja un GPS 5 Pasos lógicos de operación de un GPS: 4. Para determinar las distancias los satélites GPS envían junto con la señal al receptor la hora UT tomada de uno de los cuatro relojes atómicos a bordo. Es necesario que uno capte la señal de al menos 4 satélites en el espacio en orbitas altas para determinar un punto sobre la tierra. 5. Finalmente, uno corrige el retraso de la señal, así como su recorrido a través de la atmósfera.
Percepción Remota Imagen Landsat Mapeador Temático Sistema de Información Geográfica (GIS)
Bases técnicas
Tipo de órbitas satelitales
Tipo de órbitas satelitales
Muestreo de un satélite
Principios básicos del GPS La triangulación de los satélites, es la base del sistema Para triangular, el GPS mide las distancias usando el tiempo de viaje de una señal de radio Para Calcular el tiempo de viaje, el GPS necesita de un reloj muy exacto Una vez conocida la distancia del satélite, hay que determinar donde se encuentra en el espacio La señal del GPS, al viajar a través de la Ionosfera y la Atmósfera, esta llega retrasada
Rangos de los satélites GPS
Distancia de los satélites GPS
Tiempo de los satélites GPS A
B X
4s
7s 5s
6s
XX 8s 9s
C
Lugar en el espacio del GPS
Búsqueda de los satélites GPS
Antenas Terrestres de los satélites GPS
Retardos de la Ionosfera y Atmósfera
Ionosfera Campo cargado eléctricamente de 80 a 120 millas en la ionosfera
Atmósfera Humedad Frío Nubes Viento Calor
Errores de medición Ligeras variaciones del reloj del satélite Ruido en las señales Error implícito de medición Error de medición alrededor de la unidad GPS Angulos del satélite a la posición de la unidad GPS Ángulos
INTRODUCCION A LA TOPOGRAFIA DEFINICION DE GEODESIA
Es la ciencia que estudia las formas de las dimensiones de la tierra, así como el campo de gravedad asociado a ella, por lo cual esta estrechamente ligada al conocimiento del medio ambiente físico.
Trata de la determinación precisa de los puntos situados sobre la superficie de la tierra, e inclusive la investigación de su forma, figura y el área de grandes porciones de la superficie terrestre. Además estudia las variaciones de gravedad terrestre y la aplicación de estas, así como otras propiedades, en la medida exacta de las dimensiones y forma de la tierra.
INTRODUCCION A LA TOPOGRAFIA
DIFERENCIAS ENTRE GEODESIA Y TOPOGRAFIA
La diferencia entre la topografía y la geodesia se encuentra en los métodos y procedimientos de medición, además de los cálculos que emplean cada una de estas ciencias, pues la topografía realiza sus trabajos en porciones de la superficie relativamente pequeñas de la superficie terrestre, considerándola como plana, mientras que la geodesia toma en cuenta la curvatura de la tierra, pues sus mediciones son sobre extensiones mas grandes; como poblados, estados, continentes o la tierra misma.
METODOS DE LEVANTAMIENTO
METODOS DE LEVANTAMIENTO INDICE
1. Métodos de levantamiento
Método indirecto
Método directo
METODOS DE LEVANTAMIENTO METODO INDIRECTO FOTOGRAFIA AEREA
BITÁCORA DE CAMPO. PICADO DE FOTOGRAFÍA. ACTIVIDADES
CONTROL DE COBERTURA. RELACIÓN DE VÉRTICES NO FOTOIDENTIFICABLES. INTEGRACIÓN DEL EXPEDIENTE.
FOTOIDENTIFICACION
METODOS DE LEVANTAMIENTO METODO DIRECTO
ESTACIÓN TOTAL (E.T).
POLIGONAL DE APOYO.
PUNTOS DE PRECISIÓN. ACTIVIDADES RADIACIÓN DE PUNTOS.
PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN G.P.S.
METODOS DE LEVANTAMIENTO G. P. S.
RED GEODÉSICA NACIONAL ACTIVA. PUNTOS DE CONTROL AZIMUTAL. MÉTODO ESTÁTICO. MÉTODO CINEMÁTICO. PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN.
METODOS DE LEVANTAMIENTO
METODOS DE LEVANTAMIENTO VISIBILIDAD SOBRE EL HORIZONTE
METODOS DE LEVANTAMIENTO ESTACIÓN FIJA CON EQUIPO G.P.S:
PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN.
USUARIOS
PLANOS GENERADOS
LINEA DE CONTROL AZIMUTAL
PLANO INTERNO DE EJIDO
1)Botón de Encendido/Apagado. Mantenga presionado el botón para encender o apagar el GPS. Una vez encendido, presione el botón para encender o apagar la iluminación. 2)Botón Página/Salir. Presiónelo para cambiar de página o para salir de una función. 3)Botón Enter/Marca. Presione este botón para introducir datos o seleccionar una opción de menú. Cuando presiona el botón sobre una página, le muestra un menú de opciones de la misma. Para guardar un punto hay que mantener presionado el botón hasta que aparezca la página de marca. 4 y 5) Botones Arriba/Abajo. En la página Mapa, presione los botones para acercar o alejar el mapa. En cualquier otra página, sirve para moverse hacia arriba o hacia abajo.
Algunos modelos de receptores GPS tienen un sistema de corrección llamado WAAS (Wide Area Augmentation System). Este sistema permite obtener lecturas incluso menores a 2 m. SISTEMA MODO WAAS IDIOMA Español
Zona de cobertura WAAS con la localización aproximada de las 38 estaciones de referencia, las 2 estaciones maestras y las 4 estaciones de retransmisión de datos a mayo de 2006
Opciones de Formatos de Coordenadas en Grados Formato: hdddomm’ss.s” Ejemplo: N 16o31’21.5” W 097o29’30.2” o
Grados
Formato: hdddomm.mmm’ Ejemplo: N 16o31.358’ W 097o29.503’
’Minutos
”Segundos
Formato: hddd.dddddo Ejemplo: N 16.52264o W 097.49172o
El sistema de coordenadas geográficas describen la posición de un sitio sobre la superficie de la tierra usando medidas esféricas de latitud y longitud. La mediciones se hacen en ángulos (grados) desde el centro de la tierra a un punto sobre la superficie terrestre.
La líneas de Latitud van de Norte a Sur a partir del ecuador con un valor de +90⁰ en el Polo Norte y -90⁰ en el Polo Sur. La Longitud tiene valores de hasta +180⁰ hacia el Este y de hasta -180⁰ hacia el Oeste, tomando como referencia el meridiano de Greenwich. Un grado equivale a 60 minutos y un minuto a 60 segundos.
Encender el GPS y esperar a que aparezca la leyenda “Listo para navegar” y la precisión sea la mejor posible (<5m).
Una vez verificado lo anterior estamos listos para guardar un punto, mantenga presionado el botón Enter hasta que aparezca la página Marcar waypoint. Presione nuevamente el botón Enter para guardar el punto. Símbolo y Nombre del punto
Altitud Latitud Longitu d
Para abrir el archivo damos doble clic. Previamente se debe tener instalado el programa Google Earth.
Cuando abrimos un archivo aparece en esta Carpeta
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CONTENIDO
Descripción Componentes Tipos de GPS Configuración del GPS Toma de puntos
Sistema de Posicionamiento Global Es un sistema global de navegación por satélite que permite calcular las coordenadas de cualquier punto del planeta. Su invención se atribuye a los gobiernos francés y belga. Sin embargo actualmente es operado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos, quien fue el que lo desarrollo e instaló.
La Ex-Unión Soviética tenia un sistema similar llamado GLONAS, que ahora es operado por la Federación Rusa. La Unión Europea por su parte Esta desarrollando un sistema similar llamado GALILEO, el cual promete ser más preciso.
Es necesario conocer los elementos que componen al GPS para pode entender su funcionamiento. Segmento Espacial Segmento de Control Segmento del Usuario
24 satélites en 6 orbitas, con 4 satélites por órbita. Se encuentran a 20,200 km de altitud Se encuentran distribuidos de tal manera que en cualquier punto de la tierra se tiene la posibilidad de leer la señal de al menos cuatro satélites.
Infraestructuras en tierra necesarias para el control de la constelación de satélites (tienen coordenadas terrestres de muy alta precisión) Envían las correcciones a los satélites y estos a su vez envían la señal corregida a los receptores de los usuarios
El segmento del usuario está constituido por los receptores GPS que registran la señal emitida por los satélites. El software instalado en el receptor calcula la ubicación. Nuestra posición se calcula en base a la medición de las distancias a los satélites Matemáticamente se necesitan cuatro mediciones de distancia a los satélites para determinar la posición exacta
La distancia al satélite se determina midiendo el tiempo que tarda una señal de radio, emitida por el mismo, en alcanzar nuestro receptor de GPS. Para ello asumimos que nuestro receptor GPS y el satélite, están generando el mismo Código Pseudo Aleatorio en exactamente el mismo momento. Comparando cuanto retardo existe entre la llegada del Código Pseudo Aleatorio proveniente del satélite y la generación del código de nuestro receptor de GPS, podemos determinar cuanto tiempo le llevó a dicha señal llegar hasta nosotros. Multiplicamos dicho tiempo de viaje por la velocidad de la luz y obtenemos la distancia al satélite.
Control perfecto del tiempo
Una sincronización muy preciso es clave para medir la distancia a los satélites. Los satélites son exactos porque llevan un reloj atómico a bordo. Los relojes de los receptores GPS no necesitan ser tan exactos porque la medición de un rango a un satélite adicional permite corregir los errores de medición. Para utilizar los satélites como puntos de referencia debemos conocer exactamente donde están en cada momento. Los satélites de GPS se ubican a tal altura que sus órbitas son muy predecibles. El Departamento de Defensa controla y mide variaciones menores en sus órbitas. La información sobre errores es enviada a los satélites para que estos a su vez retransmitan su posición corregida junto con sus señales de
Actualmente existe una mayor precisión en los GPS Antes del 02/05/2000 (Con disponibilidad Selectiva)
Después del 03/05/2000 (Sin Disponibilidad Selectiva)
Receptores convencionales Son los más extendidos por su precio y por la múltiples aplicaciones en que es empleado. Receptores de C/A* Avanzados Estos receptores permiten el uso de metodologías diferenciales, en ocasiones bajo la forma de suscripciones a servicios vía satélite como OmniStar® o LandStar®, consiguiendo bajo esta metodología precisiones entorno a 1 m en tiempo real. En cuanto a la corrección diferencial, es muy frecuente que ésta sea proporcionada vía satélite mediante suscripción a un sistema de pago. Receptores geodésicos con medición de fase sobre L1 Son receptores que trabajan con la onda portadora L1 (1.575’42 MHz), acumulando información que con postprocesado en gabinete permite obtener precisiones relativas centimétricas en el mejor de los casos para distancias de hasta 25 ó 30 km y submétricas para distancias de hasta 50 km. *Coarse/Acquisition Codigo binario necesario para el calculo de las posiciones
RECEPTORES GEODÉSICOS DE DOBLE FRECUENCIA Trabajan con la portadora L1 (1.575’42 MHz) y también con la L2 (1.227’60 MHz), lo cual permite disminuir los errores derivados de la propagación desigual de la señal a través de las distintas capas atmosféricas (sobre todo la ionosfera) y resolver un gran número de ambigüedades. Con este tipo de equipos se pueden llegar a precisiones por debajo del centímetro con postprocesado para distancias de hasta 10 km, y por debajo del metro para distancias de hasta 500 km.
Algunos modelos de receptores GPS tienen un sistema de corrección llamado WAAS (Wide Area Augmentation System). Este sistema permite obtener lecturas incluso menores a 2 m en receptores convencionales
SISTEMA MODO WAAS IDIOMA Español
Zona de cobertura WAAS con la localización aproximada de las 38 estaciones de referencia, las 2 estaciones maestras y las 4 estaciones de retransmisión de datos a mayo de 2006
Opciones de Formatos de Coordenadas en Grados Formato: hdddomm’ss.s” Ejemplo: N 16o31’21.5” W 097o29’30.2” o
Grados
Formato: hdddomm.mmm’ Ejemplo: N 16o31.358’ W 097o29.503’ ’Minutos ”Segundos
Formato: hddd.dddddo Ejemplo: N 16.52264o W 097.49172o
mantenga presionado el botón Enter hasta que aparezca la página Marcar waypoint. Presione nuevamente el botón Enter para guardar el punto. Algunos receptores traen un botón específico para esta tarea. Antes de marcar el punto, verificar que se tenga un error máximo menor a 10m.
Nombre y símbolo del punto
Verificar que al menos haya cuatro saltélites enviando señal. Verificar que la intensidad de la señal sea mayor a 20% para cada satélite.
Altitud Latitud Longitud
• Tomar nota da cada uno de los punto, anotando el nombre del punto y las coordenadas correspondientes de cada esquina del predio.
2
3
1
4