Escuela Superior Tecnológico Privado “SENCICO”
MONOGRAFÍA
CICLO III
CARRERA:
Edificaciones
CURSO:
Topografía II
TEMA :
GPS y su aplicación, y obras civiles
PROFESOR:
Ing. Pastor Carhuatocto
INTEGRANTE:
Palacios Vera, Pablo
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A aquellas personas que se sacrifican por darnos lo mejor en esta vida, a nuestros padres y a ustedes docentes que atraves de sus enseñanzas nos dan lo mejor, y nos ayudan a que todo esto se realice.
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ÍNDICE
Carátula………………………………………………………………….pág. 1
Dedicatoria……………………………………………………………….pág. 2
Índice……………………………………………………………………..pág. 3
Introducción……………………………………………………………..pág. 4
Sistema de posicionamiento global (GPS)………………………….pág. 5
Algunas aplicaciones de los (GPS)………………………………….pág. 6
Métodos de levantamiento con (GPS)……….……………….….….pág. 7 y 8
(GPS) geodésico submétrico ……………………………..………….pág. 9
(GPS) diferencial……………………………………………………….pág. 10
Topografía con (GPS) en tiempo real (RKT)…………………………pág.11
Biblio.-web grafía………………………………………………..…….. pág.12
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INTRODUCCIÓN El sistema de posicionamiento global (GPS) es una red de satélites que orbitan la Tierra en puntos fijos por encima del planeta y transmiten señales a cualquier receptor GPS en la Tierra. Estas señales llevan un código de tiempo y un punto de datos geográficos que permite al usuario identificar su posición exacta, la velocidad y el tiempo en cualquier parte del planeta. El GPS fue diseñado originalmente para aplicaciones militares y de los servicios de inteligencia en plena Guerra Fría durante la década de los 60, aunque se inspiró en el lanzamiento de la nave espacial soviética Sputnik en 1957. Transit fue el primer sistema de satélites lanzado por Estados Unidos y probado por la marina estadounidense en 1960. Sólo cinco satélites orbitando la Tierra permitían a los buques determinar su posición en el mar una vez cada hora. El sucesor de Transit fue el satélite Timation en 1967, que demostró que los relojes atómicos de alta precisión podían funcionar en el espacio. A partir de ese momento, el GPS se desarrolló rápidamente para fines militares con un total de 11 satélites "Block I" lanzados entre 1978 y 1985. Sin embargo, fue el derribo de un avión de pasajeros coreano (vuelo 007) por parte de la URSS en 1983 lo que llevó al Gobierno de Ronald Reagan en EE.UU. a establecer el GPS para aplicaciones civiles de modo que los aviones, las embarcaciones y medios de transporte de todo el mundo pudieran determinar su posición y evitar desviarse involuntariamente y entrar en límites territoriales extranjeros. El desastre del transbordador de la NASA SS Challenger en 1986 redujo la actualización del sistema GPS hasta que en 1989 se lanzaron los primeros satélites Block II. En el verano de 1993, EE.UU. lanzó su 24º satélite Navstar a la órbita, que completó la moderna constelación de satélites GPS: una red de 24 satélites conocidos actualmente como sistema de posicionamiento global o GPS. Veintiún satélites de la constelación estaban activos en todo momento y los otros 3 eran de repuesto. La red de GPS actual cuenta con 30 satélites activos en la constelación GPS. Hoy, el GPS se utiliza para decenas de aplicaciones de navegación, la búsqueda de rutas para los conductores, la creación de mapas, la investigación de los terremotos, los estudios climatológicos o el juego de búsqueda del tesoro al aire libre conocido como geocaching.
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SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL (GPS)
EL SISTEMA GPS
El sistema se descompone en tres segmentos básicos, los dos primeros de responsabilidad militar: segmento espacio, formado por 24 satélites GPS con una órbita de 26560 Km. de radio y un periodo de 12 h.; segmento control, que consta de cinco estaciones monitoras encargadas de mantener en órbita los satélites y supervisar su correcto funcionamiento, tres antenas terrestres que envían a los satélites las señales que deben transmitir y una estación experta de supervisión de todas las operaciones; y segmento usuario, formado por las antenas y los receptores pasivos situados en tierra. Los receptores, a partir de los mensajes que provienen de cada satélite visible, calculan distancias y proporcionan una estimación de posición y tiempo.
Niveles de Servicio GPS
El sistema GPS proporciona dos niveles diferentes de servicio que separan el uso civil del militar: o
Servicio de Posicionamiento Estándar (SPS, Standard Positioning Service). Precisión normal de posicionamiento civil obtenida con la utilización del código C/A de frecuencia simple.
Servicio de Posicionamiento Preciso (PPS, Precise Positioning Service).
Este posicionamiento dinámico es el de mayor precisión, basado en el código P de frecuencia dual, y solo está accesible para los usuarios autorizados.
ALGUNAS APLICACIONES DE LOS GPS Son múltiples los campos de aplicación de los sistemas de posicionamiento tanto como sistemas de ayuda a la navegación, como en modelización espacio atmosférico y terrestre o aplicaciones con requerimientos de alta precisión en la medida del tiempo. A continuación se detallan algunos de los campos civiles donde se utilizan en la actualidad sistemas GPS: • Estudio de fenómenos atmosféricos. Cuando la señal GPS atraviesa la troposfera el vapor de agua, principal causante de los distintos fenómenos meteorológicos, modifica su velocidad de propagación. El posterior análisis de la señal GPS es de gran utilidad en la elaboración de modelos de predicción meteorológica.
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• Localización y navegación en regiones inhóspitas. El sistema GPS se utiliza como ayuda en expediciones de investigación en regiones de difícil acceso y en escenarios caracterizados por la ausencia de marcas u obstáculos. Un ejemplo son los sistemas guiados por GPS para profundizar en el conocimiento de las regiones polares o desérticas.
• Modelos geológicos y topográficos. Los geólogos comenzaron a aplicar el sistema GPS en los 80 para estudiar el movimiento lento y constante de las placas tectónicas, para la predicción de terremotos en regiones geológicamente activas. En topografía, el sistema GPS constituye una herramienta básica y fundamental para realizar el levantamiento de terrenos y los inventarios forestales y agrarios.
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• Ingeniería civil. En este campo se utiliza la alta precisión del sistema GPS para monitorizar en tiempo real las deformaciones de grandes estructuras metálicas o de cemento sometidas a cargas.
• Sistemas de alarma automática. Existen sistemas de alarma conectados a sensores dotados de un receptor GPS para supervisión del transporte de mercancías tanto contaminantes de alto riesgo como perecederas (productos alimentarios frescos y congelados). En este caso la generación de una alarma permite una rápida asistencia al vehículo.
MÉTODOS DE LEVANTAMIENTO CON GPS Los topógrafos deberán utilizar por lo menos 2 receptores GPS (modo diferencial), para una sesión de observación cuyo uno debe estar fijo en todos los métodos. El CNR podrá proponer a los usuarios estaciones fijas con observaciones continuas.
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Método estálico
Los receptores se quedan fijos sobre las respectivas estaciones. Es el método de posicionamiento clásico de observación de medidas de líneas base superior a 15 km con el máximo de precisión. La medición estática, ha sido durante años el soporte principal de GPS. Es la más sencilla pero la más lenta; por lo general se requiere de 1 a 2 horas de medición o más según la longitud de las líneas bases. A mayor distancia corresponde más tiempo de observación, la relación es directamente proporcional.
Nota: Esta técnica de medición no es recomendable para levantamientos topográficos, ya que sus usos es para Geodesia pura como por ejemplo la determinación de redes geodesia de alta precisión, el establecimiento de puntos de control, los estudios de deformación de volcanes, etc.
Método estálico rápido
Este método se utiliza cuando no se puede llevar a cabo el método estático rápido. Se puede utilizar solamente 4 satélites para cada una de las posiciones búsquedas. Con este tenemos un poca más flexibilidad que con el estático rápido pero se tiene que observar cada punto una segunda vez con un intervalo de por lo menos una hora.
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GPS GEODÉSICO SUBMÉTRICO
GRS-1 FABRICACIÓN:
usa
-
japon
El receptor GRS-1 de Topcon es el primer sistema móvil RTK compatible con red de constelación doble y totalmente integrado. Se trata de una unidad de mano polivalente que incluye receptor GNSS y controladora de campo con procesador de alta velocidad, más memoria, cámara integrada, brújula y función de lectura de códigos de barras. El GRS-1 (Geodetic Rover Sysytem) ha sido diseñado con dos objetivos prioritarios en mente: por una parte un peso y tamaño menores y, por otra, un coste menor de lo esperado. Cámara integrada de 2.0 MP. El GRS-1 incluye una cámara de 2.0 megapíxelescon enfoque automático para hacer fotografías georeferenciadas. La cámara digital también funciona como lector de código de barras. Versatilidad al alcance de la mano El GRS-1 es una solución verdaderamente versátil. Con 1GB de memoria interna ampliable mediante una tarjeta SD. El módem GSM interno permite la conexión a correcciones de red, la transferencia de archivos de datos, Internet e incluso e-mail.
Receptor Geodésico de Doble Constelación: GPS y Glonass. 72 Canales Universales. Doble Frecuencia: L1 y L2. Procesador Xscale a 806 MHz. Módem GSM interno de 4 bandas. Windows Mobile. Lector de código de barras. Brújula magnética interna. Pantalla táctil.
* Software de campo a bordo TopSurv.
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GPS DIFERENCIAL El GPS Diferencial introduce una mayor exactitud en el sistema. Ese tipo de receptor, además de recibir y procesar la información de los satélites, recibe y procesa, simultáneamente, otra información adicional procedente de una estación terrestre situada en un lugar cercano y reconocido por el receptor. Esta información complementaria permite corregir las inexactitudes que se puedan introducir en las señales que el receptor recibe de los satélites. En este caso, la estación terrestre transmite al receptor GPS los ajustes que son necesarios realizar en todo momento, éste los contrasta con su propia información y realiza las correcciones mostrando en su pantalla los datos correctos con una gran exactitud. El margen de error de un receptor GPS normal puede estar entre los 60 y los 100 metros de diferencia con la posición que muestra en su pantalla. Para un desplazamiento normal por tierra 100 metros de diferencia no debe ocasionar ningún problema, pero para realizar la maniobra de aterrizaje de un avión, sobre todo si las condiciones de visibilidad son bajas, puede llegar a convertirse en un desastre. Sin embargo, el GPS Diferencial reduce el margen de error a menos de un metro de diferencia con la posición indicada.
El GPS que se emplea en los aviones es de tipo "diferencial". En la foto se puede apreciar un monitor de cabina de pasajeros de un Airbus 340 < mostrando la aproximación a la costa de Portugal, frente a Oporto, cuando se encontraba todavía volando sobre el Océano Atlántico.
El único inconveniente del GPS Diferencial es que la señal que emite la estación terrestre cubre solamente un radio aproximado de unos 200 kilómetros. No obstante ese rango es más que suficiente para realizar una maniobra de aproximación y aterrizaje de un avión a un aeropuerto. Existen también receptores GPS mucho más sofisticados que funcionan recibiendo múltiples señales de radiofrecuencia. En esos dispositivos el margen de error no sobrepasa los 25 centímetros.
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TOPOGRAFÍA CON GPS EN TIEMPO REAL (RTK) GPS en tiempo real es un tipo de levantamiento cinemático al vuelo efectuado en tiempo real. Conocido por sus siglas en inglés RTK (Real Time Kinematic). GPS-RTK en tiempo real consiste en la obtención de coordenadas en tiempo real con precisión centimétrica (1 ó 2 cms.+1ppm). Usualmente se aplica este método a posicionamientos cinemáticos , aunque también permite posicionamientos estáticos. Es un método diferencial o relativo. El receptor fijo o referencia estará en modo estático en un punto de coordenadas conocidas, mientras que el receptor móvil o "rover", es el receptor en movimiento del cual se determinarán las coordenadas en tiempo real (teniendo la opción de hacerlo en el sistema de referencia local). Precisa de su transmisión por algún sistema de telecomunicaciones ,vía readio modem o GSM GPRS, entre l a estación de referencia y el rover. Ësta sería una restricción en la utilización de éste método , debido a la dependencia del alcance de la transmisión. Sus aplicaciones son muchas en la topografía , y van desde el levantamiento , hasta replanteos en tiempo real .
PLANIFICACIÓN En gabinete hay que planificar la elección de los vértices geodésicos que se van a utilizar, así como la ubicación de las bases que van a implantarse en la zona. En la selección de los vértices, se han de tener en cuenta las siguientes consideraciones:
Los vértices geodésicos han de ser un mínimo de cuatro (tres vértices conllevan sólo dos grados de libertad), pues con ellos calcularemos unos parámetros de transformación y en caso de tener menos no podremos comprobar la resolución de dichos parámetros. Han de cubrir perfectamente la zona. Han de ser aproximadamente equidistantes entre ellos.
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Biblio.-web grafía
http://es.scribd.com/doc/22731338/modelo-de-la-monografia
http://www.buenastareas.com/ensayos/Reflexion-De-Luz/1930896.html
http://www.alipso.com/monografias/tpdefisica/
http://html.rincondelvago.com/refraccion.html
http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/refraction/refractionangles/in dex.html
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