TEORIA Y APLICACIONES
DIANA MARCELA MOLINA
ERIK BERNAL
GEODESIA
Disciplina que trata
con la medición y
representación de
la tierra, incluyendo
su campo de
gravedad terrestre,
en un espacio
tridimensional
variante con el
tiempo”.
Propósitos de la Geodesia

Suministrar un marco de referencia preciso para el
control de levantamientos nacionales topográficos.
 Establecimiento y mantenimiento de redes de
control geodésico tridimensionales, nacionales y
global, reconociendo el tiempo como aspecto variante
en dichas redes.
 Medición y representación de fenómenos
geodinámicos tales como movimiento polar, mareas
terrestres, y movimientos de corteza.
Geodesia Geométrica:
Geodesia Física:
Se encarga del campo
gravitatorio de la tierra
Se encarga de estudiar la
geometría de la tierra en la
cual se crea el elipsoide.
PARTES DE
LA
GEODESIA
Geodesia Astronómica:
se encarga de utilizar a los
astros para referenciar, para
ubicar las posiciones por
medio de tecnología y demás.
Geodesia espacial o
satelital:
Para dar posiciones GPS
satélite para ubicar un punto
de la tierra de un objeto
Uno de los elipsoides de
referencia
más
utilizados
actualmente es el descrito en el
sistema denominado World
Geodetic System 84 (WGS-84),
desarrollado
por
el
Departamento de Defensa de
los EEUU, y que tiene como
origen el centro de masas de la
Tierra. Su popularidad se debe
a que es el utilizado por el
sistema de posicionamiento
global por satélite GPS.
Donde h es la altura de un punto con respecto al elipsoide
(altura elipsoidal), N es la altura del geoide respecto al
elipsoide (ondulación del geoide) y H es la altura del punto
con respecto al geoide (llamada altura ortométrica)
h y n son
perpendiculares al
elipsoide de
referencia, mientras
que H es la altura
medida a lo largo de
la línea de
plomada (perpendic
ular al geoide y cuya
curvatura ha sido
exagerada en la
figura).
NIVELACIÓN SATELITAL
Con el surgimiento de la geodesia satelital
con GPS, se efectúan lecturas que le
permiten establecer las alturas
de los puntos referidas a un sistema
específico de referencia (geoide). También
se puede, a partir de lecturas
sobre puntos de elevación conocida, hacer
las respectivas conexiones.
GEODESIA APLICADA
LEVANTAMIENTO
GEODÉSICO
La toma de información de
distancias y ángulos en el
campo, y la aplicación de los
principios de la Geometría y
la
Trigonometría con el
propósito de determinar la
forma,
dimensiones
y
posición
de
grandes
extensiones terrestres”.
TRIANGULACION
TRILATERACION
POLIGONACION
SATELITES
Hoy en día existen constelaciones creadas el
hombre, su propósito brindar información de
posicionamiento global exacta de forma instantánea
1. La base del posicionamiento satelital es la
"triangulación”.
2. Para triangular", un receptor mide la distancia
utilizando el tiempo que tardan en viajar las señales
de radio desde el satélite al mismo.
3. Para medir el tiempo de viaje, el receptor necesita
un sistema muy preciso para calcular el tiempo.
4. A través de la distancia, se necesita saber
exactamente donde se encuentra cada uno de los
satélites en el espacio. Esto se consigue mediante unas
orbitas altas y un cuidadoso seguimiento desde tierra.
1. TRIANGULACION
1.La posición se calcula midiendo la distancia
entre nosotros y los satélites, a la que llamamos
"rango“
2.Matemáticamente necesitamos cuatro
mediciones, rangos, para determinar la posición
exacta.
3.Tres rangos son suficientes si rechazamos una
de las respuestas absurdas.
4.Un cuarto rango se necesitará por cuestiones
técnicas y de precisión.
La distancia a un satélite se determina, midiendo cuanto tiempo
tarda una señal en cubrir la distancia entre el satélite y el receptor.
Para hacer la medida asumimos que ambos, satélite y receptor,
están generando el mismo Pseudo-Random Code exactamente al
mismo tiempo.
Determinamos cuanto tiempo tarda en llegar la señal PseudoRandom del satélite, comparándola con el retraso en que la genera
el receptor GPS.
Multiplicando el tiempo de viaje de la señal por la velocidad de la
luz encontramos la distancia.
.
los satélites y los receptores usan algo
llamado: "Código Seudo Aleatorio", del
inglés "Pseudo Random Code" o "PRC"
¿Como mide el GPS el Tiempo?
Precisión en la medición del tiempo es la clave para medir la
distancia a los satélites
Los satélites miden perfectamente el tiempo por que disponen de
relojes atómicos.
Los relojes de los receptores no tienen que ser tan perfectos, por
que con un medida extra se pueden corregir los errores
La Dilución de la Precisión (DOP) es una
medida de la fortaleza de la geometría de los
satélites y está relacionada con la distancia
entre estos y su posición en el cielo. El DOP
puede incrementar el efecto del error en la
medición de distancia a los satélites
VDOP
– Dilución Vertical de la Precisión.
Proporciona la degradación de la
exactitud en la dirección vertical.
HDOP
– Dilución Horizontal de la
Precisión. Proporciona la
degradación dela exactitud en la
dirección horizontal.
PDOP
– Dilución de la Precisión en
Posición. Proporciona la degradación
dela exactitud en posición 3D.
GDOP
– Dilución de la Precisión
Geométrica. Proporciona la
degradación dela exactitud en
posición 3D y en tiempo
Corrigiendo los errores: la atmósfera terrestre
.
La ionosfera de la Tierra y la atmosfera causan retrasos en la señal
del GPS, lo cual se traduce en errores de posición en el receptor.
Algunos de esos errores pueden subsanarse utilizando las
matemáticas y la modelización.
La configuración de los satélites en el espacio puede magnificar
otros errores. La "SA" es un error inducido, aleatorio y codificado y
con un DGPS puede subsanarse.
El Diferencial GPS puede minimizar el impacto de los errores en
las mediciones
¿ Que es GNSS ?
Global Navigation Satellite System
GNSS es la adopción de el nuevo termino mundial,
que incluye a todos los Sistemas de Navegación
Satelital.
GPS (US), Glonass (Russia), Future Galileo (EU)
GPS es el sistema de los Estados Unidos – “Sistema
NAVSTAR GPS”
GLONASS es el Sistema de la Federación Rusa, con
Las Siglas: GLObal Navigation And Surveying System
GPS es el Sistema que Topcon, adoptó y diseño para
usar todos los satélites GPS disponibles.
¿Que me Proporciona el Sistema de
Posicionamiento Satelital?
• GPS provee de Información de posición en
3D en cualquier parte sobre la Tierra.
• El Tiempo Real Diferencial GPS+ (RTK) nos
provee de mejor precisión, información de
posición 3D instantánea (<1cm)!
• RTK y otros tipos de sistemas Diferenciales
GPS+ se usan actualmente en diferentes
rangos de aplicaciones.
• Los aumentos probados de Productividad,
han hecho que RTK GPS+ sea muy Popular.
Ventajas de la Tecnología de
Posicionamiento satelital
En cualquier momento y parte de la Tierra
GPS provee de:
 Posición Precisa, Velocidad, & Dirección
 Independencia del Clima
 Cobertura Satelital Completa - 24- horas al día
 No se necesita visibilidad entre los puntos
 Ventajas Económicas sobre métodos de
posicionamiento convencionales
SEGMENTOS DEL SISTEMA
El Sistema satelital opera con tres segmentos básicos
 - Segmento Espacial
 - Segmento de Control
 - Segmento del Usuario
Tecnología de Posicionamiento Satelital
segmento espacial
El Sistema GPS NAVSTAR
Diseño del Sistema NAVSTAR
NAVigation System for Timing And Ranging
Sistema de Posicionamiento de la Armada
Norteamericana.
 Diseñado & Mantenido por DOD
 Tiene 24 satélites operativos
 6 planos orbitales, 55o de inclinación
 20,180 Km. sobre la superficie terrestre
 Período Orbital de 11:58 horas
 Vehículo de Lanzamiento Delta-2,

Los satélites transmiten
constantemente en dos ondas
portadoras. Estas ondas
portadoras se encuentran en la
banda L(utilizada para
transmisiones de radio) y viajan
a la Tierra a la velocidad de la
luz. Dichas ondas portadoras se
derivan dela frecuencia
fundamental, generada por un
reloj atómico muy preciso
La portadora L1 es transmitida
a1575.42 MHz (10.23 x 154)
La portadora L2 es transmitida
a1227.60 MHz (10.23 x 120).La
portadora L1 es modulada por
dos códigos. El Código C/A o
Código de Adquisición Gruesa
modula a 1.023MHz(10.23/10) y
el código P o Código de
Precisión modula a 10.23MHz.
L2 es modulada por un código
solamente. El código P en L2
modula a 10.23 MHz. Los
receptores GPS utilizan los
diferentes códigos para
distinguir los satélites
Tecnología de Posicionamiento Satelital
segmento espacial
El Sistema Satelital GLONASS
Diseño del Sistema GLONASS
GLObal Navigation And Surveying System
Sistema de Posicionamiento Militar Ruso
 Diseñado & Mantenido por la Federación
Espacial Rusa
 Tiene 17 satélites hasta la fecha
 3 planos orbitales, 64.8o inclinación
 25,540 Km. sobre la superficie terrestre

Comparación del Sistema
GPS/Glonass
GPS
24
2
L1 - 1575.42 MHz
L2 - 1227.60 MHz
Glonass
Satélites
Frecuencias
17
2
L1 - 1602MHz+n 9/16Mhz
L2 - 1246MHz+n 7/16Mhz
2
Mensaje de Código
2
3
Mensaje de info.
3
1
Delta 2 Rocket
Satélites por Lanzamiento
3
Proton K Rocket
Modernización del Sistema de
Posicionamiento
Nuevo Sistema Galileo
Futura Actualización de Señal GPS
Plan de Actualización de Glonass
Plan de Modernización GPS
En 1998, el gobierno de los Estados Unidos anuncia
formalmente la Modernización para la extensión de
las capacidades del Sistema GPS.
• L2C – Nuevo Código Civil en L2
• Similar a Código CA en L1
• L5 – Nueva 3rd Frecuencia
Las dos requieren eventualmente remplazar por
completo TODA la constelación de satélites GPS.
El Nuevo Código de Mensaje L2C
Lo Que significa para la Precisión de los Usuarios GPS
• Primer lanzamiento M-Class se retrazo hasta
finales del 2004
• Actualmente no se dispone de señal L2C
•El Envío del nuevo Código NO tiene impacto
en la precisión GPS
• 12 satélite M-Class para el 2009
• Impleemntación Total para el 2012
La Nueva Frecuencia Carrier L5
Lo Que significa para la Precisión de los Usuarios
GPS
• Frecuencia GPS totalmente nueva
• Alto nivel de poder para frecuencias L1 y L2
• L5 tendrá un impacto significante en la precisión
de las aplicaciones GPS
• Inicialización Rápida
• Alta Precisión
• Ningún receptor GPS actual tiene la capacidad
de rastrear L5
• Requiere de nuevos satélites IIF
• Primer lanzamiento para finales del 2006
• 16 Satélites para el 2012
Impacto en el Desempeño
de L2C & L5
Circa 2012
• L2C & L5 No aumentan
nuevos Satélites
• La Nueva señal será
afectada por los sitios de
Obstrucción
El sistema todavía se cae con el
mínimo nivel de Satélites y se
pierde la Alta Precisión
Sistema de Múltiples Constelaciones
Circa
Circa
Hoy en
2005
2012
Día
GPS Solo
GLONASS
GALILEO
La combinación de sistemas
ofrece ventajas en el
desempeño sobre el uso de un
solo sistema GPS!
SEGMENTO DE CONTROL
Este segmento tiene la tarea de llevar a cabo el rastreo,
cálculo, transmisión de datos y supervisión necesaria para
el control diario de todos los satélites del sistema.
FUNCIONES PRINCIPALES DE LAS ESTACIONES DE
CONTROL
 Monitoreo: cumplen las labores de monitoreo rastreando
todas las señales de GPS para ser empleadas en el control
de los satélites y predecir sus órbitas, También son
recolectados datos metereológicos para permitir una
evaluación más precisa de los retardos troposféricos.
 Transmitir información hacia los satélites: enviar
información, incluyendo nuevas efemérides, correcciones
de reloj y, otros mensajes de transmisión de datos, y
comandos de telemetría
FUNCIONES PRINCIPALES DE LAS ESTACIONES DE
CONTROL
 Recibir los datos desde las estaciones de
monitoreo y
procesarlas. incluyendo (cálculo de las efemérides de los
satélites y correcciones de reloj a los mismos)
 controlar las correcciones orbitales cuando cualquier
satélite se desvía de su posición asignada.
 Realizar las maniobras necesarias para que un satélite ya
inactivo sea reemplazado por uno de los de repuesto.
SEGMENTO DEL USUARIO
Está constituido por todos los equipos, permanentes u
ocasionales, utilizados para la recepción de las señales
emitidas por los satélites y empleados para el
posicionamiento o para la precisa determinación de
tiempo.
De acuerdo a los niveles de precisión dividimos los
receptores G.P.S en cuatro grandes grupos.
 Navegadores
 Cartograficos
 Geodésicos y Topográficos
 Tiempo Real
RECEPTORES G.P.S DE NAVEGACION
Entre sus principales características tenemos:
 Trabajan de modo autónomo
 Precisión de 15 a 50 mts (error natural G.P.S)
 Ayudas completas para navegación
 Portabilidad
 Facilidades en suministro de energía.
 Económicos
 Facilidad de operación.
RECEPTORES G.P.S DE CARTOGRAFIA
Entre sus principales características tenemos:
 Precisión 1 a 5 mts
 Requieren de Equipo Base
 Efectúan métodos de corrección (Diferencial)
 Grandes coberturas
 Poseen software de post-proceso
 Generación de Atributos
 Rapidez en la toma de mediciones
 Grandes capacidades de Memoria
 Portátiles
RECEPTORES G.P.S PARA GEODESIA Y TOPOGRAFIA
Entre sus principales características tenemos:
 Altos niveles de Precisión (5mm + 1ppm)
 Requieren equipo Base
 Tomas de mediciones prolongadas
 Coberturas mas pequeñas
 Capacidad de atributos
 Software de post-proceso y de ajuste en red
 Grandes capacidades de memoria
 Cierres topográficos de primer orden
RECEPTORES G.P.S EN TIEMPO REAL
Entre sus principales características tenemos:
 Precisiones Submétricas y Centimétricas
 Requieren de Receptor Base
 Solución Instantánea
 Reemplaza la topografía convencional en un 80%
 Colección de datos con atributos
 Cálculos en terreno de: áreas, distancias,
transformaciones de coordenadas, entre otras.
 Reduce el trabajo de oficina en un 80%
 Requieren de una infraestructura menor que los
métodos anteriores de Topografía.
Descargar

Diapositiva 1 - toposena putumayo | Centro Agroforestal y