martes, 29 de abril de 2014

Georreferenciación: Curso básico de Sistemas Satelitales de Navegación GPS, GLONASS, GALILEO

Esta actividad de capacitación está organizada por el Centro de Vinculación de Estudios Territoriales de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de la Universidad Nacional de Córdoba, y se realizará los días 8, 9, 15 y 16 de Mayo de 2014. El curso tiene como propósito la difusión y actualización en temas vinculados a la Georreferenciación: usos, aplicaciones, técnicas de medición y procesamiento de datos relevados con receptores GNSS.

El desarrollo del curso propone alcanzar los siguientes objetivos:
·         Comprender los conceptos básicos sobre el posicionamiento mediante receptores satelitales y las diferencias entre cada sistema GNSS
·         Conocer aspectos generales de las técnicas de medición y del procesamiento de los datos obtenidos en campaña.
·         Analizar metodologías sobre planificación, procesamiento y cálculo de las mediciones realizadas con receptores GNSS.
·         Analizar y comparar diversas metodologías para determinar cuál es el modo más conveniente para trabajar con receptores GNSS, según el propósito y dificultad de la tarea a realizar.
·         Proporcionar al alumno herramientas para el procesamiento de los datos obtenidos de los sistemas de posicionamiento global.
·         Manipulación de datos en diferentes programas que permitan la transformación de coordenadas, e Integración con diferentes software de análisis geográfico (Global Mapper, Google Earth, ArcGIS, etc.).

Comisión o unidad académica organizadora:
Centro de Vinculación de Estudios  Territoriales:
Director: Prof. Ing. Agrim. Luis A. Bosch
Subdirector: Prof. Agrim.  Mario A. Piumetto
Asistente Técnica: Ing. Agrim Silvana Salazar

Docentes:
Ing. Agrim. José Ignacio FRATTARI, Ing. Agrim. Ariel MANUEL, Ing. Agrim.  Silvana SALAZAR, Ing. Agrim. María Soledad SOUTO.

Metodología a utilizar en el dictado: El curso va a ser desarrollado mediante el dictado de clases expositivas y la aplicación de dichos conocimientos con la ejecución de trabajos prácticos en campaña. El curso está basado en el aprendizaje práctico, por lo que se compararán distintas metodologías de medición y se analizarán los resultados obtenidos. Dicho análisis junto a las conclusiones del taller se discutirán en un Debate General en el que se invitarán a participar a los Profesores de las cátedras de Geodesia I, Geodesia II y Mediciones Especiales de la carrera de Ingeniería en Agrimensura.




Duración del curso en horas y programa de actividad diaria:

El curso tiene una duración de 20 horas distribuidas en 4 módulos de 5 hs cada módulo. Cada módulo será dictado los Jueves y Viernes de 16:00 hs. a 21:00 hs.


Temario a desarrollar:

Módulo I:

  • Sistemas y Marcos de Referencia Geodésicos;
  • Definición del Marco de Referencia POSGAR 07;
  • Metodología de Posicionamiento con el Sistema GNSS
  • Fundamentos del Sistema de Posicionamiento Global (GPS)
  • Segmentos que lo componen (satelital, control y usuario)
  • Señal GPS (portadoras L1 y L2, códigos)
  • Señales que envían los satélites GPS (código y fase)
  • Fuentes de error
  • Concepto de sesión, intervalo de registro, ángulo de máscara.
  • Concepto de ambigüedad

Módulo II:

  • Métodos de Medición
  • Configuración de equipos para cada método
  • Relevamiento en campaña: Método Estático
  • Relevamiento en campaña: Método Cinemático
  • Relevamiento en campaña: Método Stop and Go

Módulo III:

  • Utilización de las estaciones GNSS permanentes en el marco de la Red Argentina de Monitoreo Satelital Continuo (RAMSAC).
  • Bajada y descompresión de archivos RINEX (observación y navegación).
  • Vinculaciones al Marco de Referencia Geodésico Nacional POSGAR 07
  • Procesamiento de datos relevados en campaña
  • Precisiones en las mediciones GPS

Módulo IV:

  • Manipulación de datos en diferentes programas que permitan la transformación de coordenadas
  • Aplicación a diferentes software de análisis geográfico (Global Mapper, Google Earth, ArcGIS, etc.).
  • Análisis de los resultados en campaña
  • Debate General de los temas desarrollados

Arancel: $700

Lugar: Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Universidad Nacional de Córdoba. Av. Vélez Sarsfield N° 1611 – Ciudad Universitaria, Córdoba.

Datos de Contacto:
Tel: +54-351-5353800 – Int. 610

viernes, 25 de abril de 2014

Tipos de distancias

Como existen distintas formas de expresar las posiciones sobre la superficie terrestre a través de distintos sistemas de coordenadas (geodésicas, cartesianas, locales, planas, etc.), también existen distintas formas de expresar las distancias. En cualquier caso, es fundamental tener presente que cualquiera de ellas depende de la superficie a la que se encuentre referida. 

Distintos tipos de distancia

La distancia geodésica está asociada al elipsoide, por lo que también se la denomina elipsoidal (De), y es la línea curva de longitud mínima que une dos puntos con latitud y longitud conocidas, o un punto fijo y una dirección dada sobre la superficie del elipsoide.  Aquí cabe considerar que la influencia que tiene la corrección entre el arco del elipsoide y la cuerda es de 1 mm. para una distancia de 10 km., por lo que puede despreciarse para aplicaciones en levantamientos topográficos y mensuras.

La corrección arco-cuerda puede calcularse mediante la siguiente expresión: Cac = D3 / 24 RM2

El radio medio aproximado a incluir en la fórmula es 6.371.000 metros.

La distancia cartográfica (Dc) está referida a un plano de proyección que puede ser tangente (caso de la proyección Gauss-Krüger) o secante (caso de la proyección UTM) al meridiano central de faja o zona, siendo por lo tanto una línea recta y plana que une dos puntos con coordenadas proyectivas dadas. La referida deformación es cuantificada en un sistema de proyección por medio del factor de escala o módulo de deformación (Fe), que es el cociente entre la distancia cartográfica y la geodésica o elipsoidal. Para el caso de la proyección Gauss-Krüger dicho valor es igual o mayor que 1, y es función de los parámetros del elipsoide, la latitud y la distancia de los puntos al meridiano central.

Fe = Dc / De,   Dc = De x Fe

El factor de escala típicamente se calcula como el promedio de los correspondientes valores de los puntos extremos de la línea. 
 

Deformación de la distancia cartográfica en función de su
apartamiento al meridiano central de faja.
 

Factor de escala en función de la latitud
y del apartamiento del meridiano central de faja.

Es decir que para una latitud media en Argentina, en el borde de faja tendremos un agrandamiento en la distancia cartográfica de unos 20 cm. cada 1.000 metros, que es equivalente a 200 ppm (partes por millón) o a un error relativo de 1/5.000.

Para más detalles al respecto, puede verse la entrada sobre deformaciones en las proyecciones Gauss-Krüger y UTM.

La distancia inclinada o espacial (Di) está referida al terreno y es equivalente a la magnitud del vector determinado por posicionamiento diferencial GNSS, y se obtiene por diferencia entre dos posiciones con coordenadas cartesianas 3D X,Y,Z conocidas. La distancia que medimos con un distanciómetro o estación total podemos considerarla una distancia inclinada, si despreciamos los efectos de la refracción en la atmósfera y las extremadamente pequeñas desviaciones causadas por el campo de gravedad terrestre.

Finalmente, las distancias medidas sobre la superficie topográfica (Di) reducidas a un plano horizontal local o a una altura media (Dh), se denominan distancias horizontales o distancias reducidas al horizonte. El inconveniente con estas magnitudes, es que su escala varía de conformidad a la altura del terreno. En el siguiente cuadro, podemos observar la influencia de la altura sobre las medidas lineales. 


Los valores de la tabla han sido calculados con la siguiente fórmula:

Coef. Altura (Ca) = RM / RM + h

Dónde RM = 6.371.000 m., y h = altura elipsoidal.

Su empleo práctico podría limitarse cuando las correcciones a aplicar se encuentren por debajo de la precisión instrumental o bien se trate de correcciones que queden absorbidas por las tolerancias establecidas para el trabajo. No obstante, si consideramos que una precisión típica para una estación total es igual a unos = ± 5 mm. + 10 ppm, sin considerar las correspondientes correcciones por temperatura, presión y humedad, podremos observar que la influencia de la altura sobre el elipsoide (h) alcanza magnitudes de importancia a partir de los 200 metros.

Hoy siendo común la combinación de mediciones GNSS con métodos topográficos clásicos, hay que tener en cuenta que si a nuestro levantamiento vamos a expresarlo en coordenadas planas, tendremos que tener presente aplicar a las distancias determinadas con estación total un factor de escala combinado, que incluye el módulo de deformación de la proyección más el coeficiente de altura. 

Factor combinado (Fc) = Fe x Ca

Este valor puede aplicarse a las distancias horizontales para obtener la distancia cartográfica, o bien si a ésta la dividimos por el factor combinado podemos obtener la Dh sobre el terreno.

Dc = Dh x Fc ó
Dh = Dc / Fc

Esta consideración es además aplicable para aquellos casos en que los datos espaciales capturados deban ser incorporados a un Sistema de Información Geográfica, dado que la referenciación espacial está basada en datos de posición derivados de marcos de referencia geodésicos y sistemas de proyección cartográfica asociados, y no de sistemas de coordenadas locales con orígenes arbitrarios.

Ejemplo numérico:

Dados dos vértices cuyas coordenadas geodésicas fueron determinadas con método estático GPS, vamos a calcular la Di a partir de las coordenadas cartesianas 3d de los mismos:


Lat. (°,’,”)
Long. (°,’,”)
h (m.)
X (m.)
Y (m.)
Z (m.)
v1
-42 55  01.98425
-71 20 17.27656
589.430
1497086.865
-4432664.664
-4321172.755
v2
-42 54  52.56679
-71 20  29.22478
623.224
1496901.326
-4432962.327
-4320982.917

Di v1-v2 calculada = 398.831 m.
Di v1-v2 medida con Estación Total = 398.827 m.
El error relativo obtenido es de aproximadamente 1/100.000 o 10 ppm.

Por otra parte, aplicando el teorema de Pitágoras obtenemos:
Dh v1-v2 = 397.397 m.

Para las mismas posiciones, convirtiendo las geodésicas a planas proyección Gauss-Krüger – Faja 1, tenemos:


x / N (m.)
y / E (m.)
Fe
v1
5248229.721
1554041.812
1.00003591
v2
5248522.459
1553773.092
1.00003556

Dc v1-v2 = 397.374 m.

Para calcular la distancia elipsoidal dividimos el valor obtenido precedentemente sobre el factor de escala promedio:

De = 397.374 m. / 1.000036 = 397.360 m.

El valor obtenido puede verificarse, utilizando el programa Inverse del National Geodetic Survey de los Estados Unidos, cuya aplicación en línea se encuentra disponible en: http://www.ngs.noaa.gov/cgi-bin/Inv_Fwd/inverse2.prl

Finalmente, podemos verificar la distancia horizontal calculada anteriormente, aplicando un valor de altura promedio de 606 metros.

Dh = 397.360 m. x 1.000095 = 397.398 m., dónde el Ca = 1 / 0.999905