GPS y Cartografía Satelital

GPS, TOPOGRAFÍA Y CARTOGRAFÍA POR SATÉLITE

• Los primeros humanos utilizaban accidentes geográficos y marcas para determinar su posición.
• Los polinesios utilizaban las estrellas para navegar.
• Los chinos inventaron las primeras brújulas.
• Los árabes navegaron por el Océano Índico y parte del Pacífico.
• Los cartógrafos europeos introdujeron la latitud y longitud en los mapas.
• Se desarrollaron instrumentos como el cuadrante para medir la altura del sol y determinar la latitud.
• Se inventó un reloj preciso para determinar la longitud.
• Los sistemas de navegación posteriores utilizaron ondas de radio. Los sistemas CONSOL, DECCA, LORAN y TACAN utilizaban estaciones radioeléctricas.
• La NASA utilizó por primera vez satélites para el posicionamiento cartográfico, como el TRANSIT, utilizando un mínimo de 6 satélites.

EL SISTEMA GPS

• El sistema GPS (Sistema de Posicionamiento Global) reemplazó al sistema TRANSIT.
• La constelación GPS consta de 24 satélites en 6 órbitas.
• Desde cualquier punto de la Tierra se pueden observar entre 6 y 11 satélites.
• 5 estaciones oficiales controlan la constelación.
• Las estaciones de seguimiento reciben las señales de los satélites para determinar sus órbitas.
• La información recopilada se envía a la central, procesa la información y la transmite a los satélites.
• Cada satélite almacena la información en su memoria.
• Para determinar la posición de un punto, se mide la distancia a varios satélites mediante su posición conocida.
• Esto permite determinar la ubicación del receptor en la intersección de esferas.

LA NECESIDAD DE UN CUARTO SATÉLITE

• La diferencia entre la precisión de los relojes del receptor y los relojes atómicos del satélite genera un error en la medición del tiempo.
• Los relojes de cuarzo son consistentes, pero no están sincronizados con la hora universal.
• Para corregir el error, se necesita un cuarto satélite.
• Los receptores GPS utilizan algoritmos para calcular el desfase en las mediciones y obtener la posición correcta.

EL MÉTODO DIFERENCIAL

• Para mejorar la precisión, se puede posicionar un receptor en un punto de coordenadas conocidas cerca del punto que se quiere determinar.
• Ambos receptores reciben señales de los mismos satélites.
• Se comparan las coordenadas obtenidas con las coordenadas conocidas para encontrar los errores.
• Las correcciones se pueden aplicar a las observaciones para mejorar la precisión del receptor.
• Permite un posicionamiento relativo.
• Las correcciones se pueden enviar y visualizar en tiempo real o a través de un postproceso.

EMISIONES DE RADIOFRECUENCIAS POR EL SATÉLITE

• Los satélites emiten ondas de radiofrecuencia en dos frecuencias (L1 y L2).
• La utilización de dos frecuencias permite corregir los errores ionosféricos.
• Los códigos C/A y P se utilizan para determinar el tiempo de viaje entre el satélite y el receptor.
• Las efemérides incluyen información sobre la posición de los satélites, la salud y otros datos.
• El almanaque proporciona la información necesaria para planificar la observación.

MÉTODO DE PSEUDO-DISTANCIAS

• Es el método más habitual y funciona con el código emitido por el satélite.
• Ambos receptores sincronizan sus relojes y comparan el tiempo de envío y llegada de la señal.
• La diferencia de tiempo se utiliza para calcular la distancia entre el satélite y el receptor.
• Los cálculos se realizan en tiempo real o bien mediante un procesado posterior.

MÉTODO DE DIFERENCIA DE FASE

• Este método proporciona la máxima precisión.
• Se controla la fase de una emisión radioeléctrica en una frecuencia y posición conocida.
• El cambio de fase se mide continuamente, y se utiliza para determinar la distancia entre el satélite y el receptor.
• Es adecuado para la geodesia y la topografía.

ERRORES DE LOS SATÉLITES

• Los relojes atómicos de los satélites tienen imprecisiones de tiempo que afectan las mediciones.
• La posición de los satélites en el espacio influye en los cálculos.
• La atmósfera afecta la velocidad de propagación de las señales.

LA ATMÓSFERA

• Las ondas de radio disminuyen su velocidad al atravesar la ionosfera y la troposfera.
• La velocidad de la luz no es constante en la atmósfera.
• El retraso de las señales tiene un impacto en la precisión de los cálculos.
• Existen maneras para corregir el retraso debido al medio atmosférico.

DISPOSICIÓN DE LOS SATÉLITES

• La disposición de los satélites influye en el error que se comete en la medición por satélites.
• Una buena disposición de los satélites implica una buena precisión planimétrica y puede ocasionar una pobre precisión altimétrica.
• Se define un indicador llamado DOP(Dilución de la Precisión) que representa este factor y permite elegir las mejores oportunidades de observación.

PRECISIÓN DEL GPS

• Se utiliza el GPS diferencial para corregir los errores.
• Ofrece una forma de comprobar la fiabilidad de las mediciones.
• Identifica errores transitorios en los datos de un satélite.
• La precisión depende de varios factores, incluido la distancia, la posición de los satélites y la atmósfera.

APLICACIONES Y LIMITACIONES DE USO

• El GPS es un sistema global.
• Se utiliza en numerosos campos, incluyendo la navegación, la cartografía, la topografía, y la geodesia.
• Se puede usar en cualquier momento y lugar, excepto en lugares sin horizonte.
• La precisión depende de varios factores como la precisión de los satélites y la calidad de los receptores.