GPS
El GPS es un sistema de posicionamiento global que consta de una red de satélites que orbitan la tierra y transmiten señales a los receptores GPS ubicados en la superficie, permitiendo conocer una posición exacta, la velocidad y el tiempo en cualquier cualquier lugar. unque unque inicialment inicialmente e fue diseñado diseñado solamente solamente para uso militar, militar, se fue necesitando para el uso en la vida civil. Siendo el error un !ec!o confirmado en cualquier medición reali"ada por el !ombre o sus tecnolog#as, también cabe aclarar que existe error en los sistemas GPS, estos se presentan debido a factores como lo son$ % %
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PE&'(&)* PE&'(& )*++- +- +-SE SE&+* &+*, , debid debido o a que la la ionosf ionosfera era est/ est/ llen llena a de part#culas cargadas eléctricamente, se modifica la velocidad de las señales que la atraviesas. E- E-0E 0E- -S S 0E'E 0E'E&E &E1 1G G+* +*S S.. El vapor vapor de agua agua y los los fenó fenóme meno noss ocurridos en la troposfera, afectan igualmente las señales electr electromag omagnét nética icass dismin disminuye uyendo ndo su veloci velocidad dad.. 1a correcci corrección ón de estos estos errores es pr/cticamente, pese a que son de magnitud similar a los de la ionosfera. 'ambién bién suce sucede de que que a pesar esar de los los cuid cuidad ados os que que se le tenga engan n a la calibración y a2uste de los relo2es de los satélites 3atómicos4 y los relo2es de los receptores, siempre existir/ +0P&ES+*+- E- 1S &E15ES. +-'E +-'E& &E& E&EE-*+ *+S S E1E* E1E*'& '&+* +*S S +0P& +0P&E6 E6+S +S' 'S, que que pued pueden en ocas ocasio iona nar r correlaciones erróneas en los códigos o redondeos inadecuados en los c/lculos. E&&& E&& & 0(1' 0(1'+SE +SE-7 -7.. 1as señale señaless emitida emitidass por los satél satélite itess pueden pueden sufrir sufrir refl reflex exio ione ness ante antess de alca alcan" n"ar ar el recep recepto tor, r, estas estas var# var#an an de acuer acuerdo do al entorno de donde se ubique la antena GPS. +-'E& +-'E&E&E E&E-*+ -*+ 7+SP 7+SP-+) -+)+1+ +1+77 77 SE1E*' SE1E*'+6 +6 S8. S8. *onsti *onstituy tuye e la mayor mayor fuente de error y es introducida deliberadamente por el estamento militar. 'P1G 1G++ &E &E*E *EP' P' & 9 S S' 'E1+ E1+'E. 'E. Se debe debe tener ener en cue cuenta nta la geometr#a receptor 9 satélite, la cual es utili"ada en el c/lculo de distancias y en la configuración configuración espacial del GPS, que puede aumentar o disminuir la precisión de las medidas.
1as fuentes del error en los GPS se pueden agrupar seg:n dependan o no de la geometr#a de los satélites. El error debido a la disponibilidad selectiva y a los de la imprecisión en los relo2es no depende de la geometr#a del satélite, mientras que los retrasos ionosféricos, troposféricos y multisenda dependen fuertemente de esta topolog#a. 1os sistemas GPS se pueden emplear en diversos campos civiles de aplicación, entre los que est/n$
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ES'(7+ 7E 1S E-0E-S '0SE&+*S. 7ebido a que las señales de los satélites atraviesan la troposfera en donde se encuentra el vapor de agua que se propaga, permitiendo elaborar modelos de predicción meteorológica. 1*1+;*+- < -6EG*+- E- &EG+-ES +-=SP+'S. Se utili"a para la exploración de regiones poco conocidas. Por e2emplo las polares y las desérticas. 07E1S GE1G+*S < 'PG&+*S. 7esde >?@A los geólogos comen"aron a aplicar los GPS para anali"ar el movimiento de las placas tectónicas y predecir sismos. En topograf#a se utili"a para reali"ar levantamientos de terrenos e inventarios forestales y agrarios. +-GE-+E&+ *+6+1. Se puede utili"ar para monitorear en tiempo real las deformaciones de las estructuras sometidas a cargas. S+S'E0S 7E 1&0 ('0'+*. Permite el monitoreo para una asistencia muc!o m/s r/pida en caso de emergencia de cualquier ve!#culo o lugar. S+-*&-+;*+- 7E SEB1ES. G(+7 7E 7+S0+-(+7S +S+*S. ctualmente se desarrollan GPS que sirvan de gu#a para los invidentes, as# mismo también se est/n utili"ando en recorridos tur#sticos. -6EG*+- < *-'&1 7E 1'S 7E 6E=+*(1S. *omo por e2emplo los ve!#culos de los servicios de emergencia, estaciones de tren, etc. S+S'E0S 7E 6+*+- *+6+1. Para la correcta navegación y el establecimiento de la ruta de los vuelos.
ctualmente para reali"ar levantamientos topogr/ficos se !a modificado de manera significativa la incorporación de instrumentos tecnológicos en los levantamientos. El cambio m/s notorio se da al momento de procesar la información de los datos recogidos en campo, obteniendo de manera m/s r/pida los resultados y representaciones graficas de los proyectos. 7e esta manera el GPS se !a convertido en uno de los instrumentos m/s utili"ados en la pr/ctica topogr/fica moderna. Para la eliminación de errores pequeños se puede utili"ar el GPS 7iferencial, el cual utili"a dos receptores, uno que corrige los errores y env#a los datos al otro receptor que proporciona la posición m/s exacta que la normal. El método de funcionamiento del sistema GPS se puede dividir en cuatro apartados$ >. '&+-G(1*+-. Es el principio b/sico fundamental del sistema GPS y consiste en utili"ar como m#nimo tres satélites en distintas orbitas, para una misma ubicación y
de esta manera reali"ar una triangulación que permita dar una ubicación m/s exacta. C. 0E7+*+-ES 7E 1S 7+S'-*+S. El sistema GPS funciona midiendo el tiempo que tarda una señal de radio en llegar al receptor desde un satélite y calculando luego la distancia y a partir de ese tiempo. Distancia Velocidad delaluz x Tiempo =
Puesto que la velocidad de la lu" es de DAAAAAm8s simplemente se debe saber cu/l fue el tiempo en segundos, que se tardó la señal en llegar al receptor y se esta manera se obtiene la distancia. Para un c/lculo correcto del tiempo se sincroni"an los relo2es para saber en qué momento parte y en qué momento llega la señal. D. )'E-*+- 7E (- PE&E*' S+-*&-+S0. 1a trigonometr#a establece que para un c/lculo que elimine la mayor#a de los errores de precisión se requieren como m#nimo cuatro puntos de distancia, es decir que para disminuir de manera significativa el error se deben de utili"ar cuatro satélites como m#nimo para una mayor precisión. F. *-*+0+E-' 7E 1 PS+*+- 7E 1S S'E1+'ES. parte de la información del tiempo los satélites también brindan datos con información de la órbita y del estado propio del satélite. (n correcto funcionamiento requiere que se cono"ca la posición del satélite. P&*ESS *0(-ES P& E1 1E6-'0+E-' *- GPS. %
*alibración. El procedimiento !abitual es el del intercambio de antenas en una l#nea base de algunos metros, preferentemente conocida. 1as mediciones efectuadas con una redundancia suficiente permiten definir un offset por antena y por frecuencia 31>81C4, asociado a una desviación t#pica, que se introduce en los c/lculos de las l#neas base.
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1a instalación. Se debe reali"ar una correcta instalación para un adecuado resultado. *entrado$ 1as antenas se centran con un sistema de plomo óptico controlado con regularidad. rientación$ 1as antenas est/n siempre orientadas !acia el norte geogr/fico, obtenido con una br:2ula. ltura de antena$ Se efect:an tres mediciones de la distancia oblicua marca8borde de plano de absorción. 7ic!a etapa permite controlar la !ori"ontalidad del plano de la antena, as# como, en menor medida, la calidad del centrado. Se e2ecutan en dos unidades, cent#metros 3con una precisión milimétrica4 y pulgada, para evitar el riesgo de un error grave 3t#picamente el dec#metro4. *ada uno de estos tres elementos mencionados se controla al inicio y al final de los periodos de medición.
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El uso del GPS no es recomendable en las "onas urbanas, debido a las interferencias como$ 1as instalaciones eléctricas 3cables de alta tensión y
transformadores4H las superficies reflectoras de la señal a menos de IA metros de la estación 3como espe2os de agua, estructuras met/licas, tec!os planos met/licos, edificios4 ya que estos provocan el efecto multi trayectoria de la ondaH las antenas de telecomunicaciones 3radio, televisión, teléfono,...4. Se debe asegurar de la configuración correcta de los satélites al momento de las observaciones. Esta información es dada por G7P 3Geometric 7ilution f Precisión4 que corresponde a la perdida de precisión durante las observaciones. Este G7P debe ser siempre inferior a J. 1o m/s recomendable en el /rea urbana es la combinación de equipo GPS con estación total, en cuanto a amarres y establecimientos de puntos de control. 0E'7S 7E 1E6-'0+E-' *- GPS Para levantamientos topogr/ficos se deben utili"ar como m#nimo dos receptores 3GPS 7iferencial4. 0E'7 ES'1+*. 1os receptores se quedan fi2os sobre las respectivas estaciones. Es el método de posicionamiento cl/sico de observación de medidas de l#neas base superior a >I m con el m/ximo de precisión. 1a medición est/tica, !a sido durante años el soporte principal de GPS. Es la m/s sencilla pero la m/s lentaH por lo general se requiere de > a C !oras de medición o m/s seg:n la longitud de las l#neas bases. mayor distancia corresponde m/s tiempo de observación, la relación es directamente proporcional. Nota: Esta técnica de medición no es recomendable para levantamientos topogr/ficos, ya que sus usos es para Geodesia pura como por e2emplo la determinación de redes geodésicas de alta precisión, el establecimiento de puntos de control, los estudios de deformación de volcanes, etc. 0E'7 ES'1+* &P+7. Este método se utili"a cuando no se puede llevar a cabo el método est/tico r/pido. Se puede utili"ar solamente cuatro satélites para cada una de las posiciones b:squedas. *on este tenemos un poco m/s de flexibilidad que con el est/tico r/pido pero se tiene que observar cada punto una segunda ve" con un intervalo de por lo menos una !ora. P&E*+S+-. P1-+0E'&+. Se espera alcan"ar precisiones del orden del cent#metro, seg:n la longitud de la l#nea base. Por seguridad, se aceptaran solamente resultados obtenidos con uno de los tres métodos precedentes, seg:n los par/metros siguientes$
1'+0E'&+. 1a precisión altimétrica generada por los GPS est/ todav#a en estudio. -o se debe confundir la altura elipsoidal generada en las mediciones GPS, con las alturas optométricas que corresponden a las alturas de nivel medio del mar. 7e momento, para todos los traba2os de investigación se debe utili"ar métodos tradicionales de trigonometr#a 3con estación total4 o diferencial 3con nivel4. P&*ES0+E-' < *0PE-S*+-. *ualquiera sea el tipo de receptor y el método de an/lisis de datos es importante recordar que las coordenadas calculadas corresponden al centro eléctrico de la antena del receptor, ra"ón por la cual es fundamental medir con precisión la distancia entre esta antena y la marca que materiali"a el punto trigonométrico. 'odos los receptores reali"an alg:n tratamiento directo de las mediciones y pueden brindar coordenadas. En general los datos de una marca de receptores no pueden ser le#dos por los programas de c/lculo de otra. Esto !a llevado al establecimiento de normas comunes para todas las marcas y tipos de observaciones conocidas como ormato de intercambio de datos independiente de los receptores &+-EK. Si lo que se desea es !acer uso de los datos de otra marca de receptores se deber/ contar con un programa que permita transformar los datos en formato &+-EK el formato del programa que se dispone. 1a compensación de las observaciones GPS se !a planteado en diferentes programas con parametri"aciones m/s o menos comple2as. Estas van desde el simple promedio de coordenadas o componentes vectoriales !asta determinación de par/metros ligados a la ionosfera y8o la troposfera y algunas constantes instrumentales. 7esde el punto de vista pr/ctico, los receptores m/s simples poseen programas que permiten solo un promedio de las coordenadas instant/neas. (na etapa m/s rica en información es aquella en que las componentes vectoriales son calculadas a partir del con2unto de las observaciones de una l#nea en la que ya incluye adem/s la matri" la matri" de varian"a covariancia de las componentes del vector. 1os programas m/s comple2os tratan simult/neamente todos los vectores de una sesión y calculan la matri" de varian"a covariancia entre todas las componentes vectoriales y en general entre estas y las ambigLedades determinadas.
