viernes, 28 de octubre de 2011

Sobre NTRIP

NTRIP es el acrónimo de Networked Transport of RTCM vía Internet Protocol y, como su nombre lo indica, se trata de un protocolo basado en el Protocolo de Transferencia de Hipertexto HTTP, desarrollado para distribuir flujos de datos GNSS a receptores móviles o estáticos a través de Internet.

El desarrollo de esta técnica estuvo marcada por dos cuestiones fundamentales: por una parte, existían una multitud de formatos de transmisión RTK a tal punto que cada fabricante tenía el suyo propio, hecho que generó la necesidad de crear un estándar; y por la otra, presentar una alternativa eficiente y económica frente a los servicios de corrección en tiempo real tradicionales provistos a través de transmisiones de radio UHF, VHF, etc. Es sabido que las señales de radio se degradan fácilmente en zonas donde  la topografía del terreno es muy ondulada o montañosa o ante la presencia de otro tipo de obstrucciones naturales o artificiales, además cuanto más largo es el enlace a través de radios, mayor es el costo de los equipos.

NTRIP constituye la capa de transporte y los datos transmitidos están en el formato RTCM, generalmente en versiones 2.3 y 3.0. Ambas contienen dentro de sus mensajes todos observables GPS y GLONASS, definición y tipo de antena, coordenadas de la estación de referencia, correcciones de código y fase y, en el caso de la versión 3.0, transmite adicionalmente un mensaje de solución de red, conformado por las correcciones diferenciales de varias estaciones permanentes, lo cual aumenta la consistencia y calidad de las soluciones de posicionamiento en tiempo real.

El sistema NTRIP consta de 3 componentes:

1)      Servidores NTRIP, está conformado por las fuentes o estaciones GPS/GNSS permanentes que transfieren datos RTCM al Caster NTRIP a través de una conexión TCP/IP. Los servidores envían además el nombre de la fuente y otros parámetros de información adicionales referidos a ella.
2)      Caster NTRIP es un servidor de Internet que, por una parte, gestiona los flujos de datos provenientes de las fuentes, y por la otra chequea los mensajes recibidos por los clientes NTRIP, y controlan si los usuarios están autorizados, en cuyo caso, transfieren los flujos de datos RTCM.  
3)      Clientes NTRIP, está conformado por los receptores que reciben los flujos de datos RTCM. Los clientes primero necesitan ser aceptados por el Caster NTRIP y, una vez autorizados, pueden recibir los datos GNSS del Caster NTRIP. En la página  http://www.ign.gob.ar/AreaProfesional/RamsacNtrip, constan los datos para acceder al servidor RAMSAC-NTRIP. Complementariamente, los clientes tienen que suministrar al Caster información de qué fuente o mountpoint desean recibir los datos.

 
¿Qué exactitudes pueden alcanzarse con esta técnica?

En principio hay que distinguir si el posicionamiento es con código (DGPS) o fase (RTK). En el primer caso, solo con un receptor de simple frecuencia las exactitudes alcanzables son menores que 1 metro en vectores de hasta 200 km. aproximadamente;  en tanto que para el segundo caso las exactitudes son centimétricas, debiendo considerarse aquí el tipo de receptor y la distancia a la base, por ejemplo:

Tipo de receptor
Simple frecuencia
Doble frecuencia
Distancia a la base
20 km.
40 km.

Es muy importante tener en cuenta, que las correcciones que se generan están en función de las coordenadas de las estaciones permanentes, por lo que los resultados finales del posicionamiento quedan expresados en el marco de referencia POSGAR 07.

¿Qué necesitan los usuarios para poder emplear esta técnica de medición?

Disponer de un receptor con capacidad RTK y módem incorporado. En caso que el equipo no cuente con uno, es necesario recurrir a dispositivos externos que cumplan esta función, generalmente notebooks, PDA o teléfonos móviles con tecnología GPRS, GSM o 3G. Por intermedio de estos equipos se reciben las correcciones del Caster NTRIP, que luego se envían a los receptores por medio de cables o conexiones bluetooth. Además es necesario contar con cobertura de la red celular en el área de trabajo.

Quienes deseen ampliar sus conocimientos sobre este tema, se indican a continuación una serie de enlaces de mucha utilidad:

Agencia Federal de Cartografía y Geodesia de Alemania (2011), http://igs.bkg.bund.de/ntrip/ntriphomepage . Se trata del sitio web de los creadores de la técnica NTRIP, e incluye todas las aplicaciones necesarias para ponerla operativa tanto del lado de los administradores del servicio como de los usuarios.

Camisay M. F.,  Mackern M. V., Mateo M. L. y Milone C. (2011). Aplicaciones NTRIP en Argentina, ventajas e inconvenientes encontrados, http://www.sirgas.org/fileadmin/docs/Boletines/Bol16/Camisay_Aplicaciones_NTRIP_Argentina.pdf . Se realiza una evaluación de la aplicación de la técnica NTRIP y se analizan puntualmente sus posibilidades y limitaciones en función del tipo de configuración que elija el usuario.

Dammalage T. L. y Samarakoon L. (2008). Test results of RTK and Real-Time DGPS corrected observations based on NTRIP protocol, http://www.isprs.org/proceedings/XXXVII/congress/2_pdf/13_SS-15/04.pdf . Contiene una comparación y análisis de exactitudes utilizando receptores de simple y doble frecuencia y navegadores.

Márquez Prieto A. y Mora Sanabria P. M. (2007). NTRIP, herramienta indispensable para la cartografía y el catastro, http://www.mecinca.net/papers/NTRIP_EXP1.pdf

Piñón, D. y Cimbaro, S. (2011). RAMSAC-NTRIP, http://www.sirgas.org/fileadmin/docs/Boletines/Bol16/Pinon_Cimbaro_RAMSAC-NTRIP_Argentina_2011.pdf . Incluye pruebas de campo estático vs. NTRIP y cinemático vs. NTRIP.

martes, 13 de septiembre de 2011

Introduction to Geometrical and Physical Geodesy


Introduction to Geometrical and Physical Geodesy * es el nombre de un interesante libro cuyo segundo título es “Foundations of Geomatics” y aquí está lo sabroso: Es un libro de Geodesia para geomáticos, sirve como fundamento para aquellos amantes del GPS -hoy GNSS- , los Sistemas de Información Geográfica y Territorial y los Sensores Remotos que deseen profundizar en temas de Geodesia.

En el mismo prefacio el autor menciona que el suceso del libro es introducir al lector (los menciona como: geomaticians) en los conceptos de Geodesia Geométrica y Física a un panorama y nivel de utilidad que encuentren en su práctica.

El libro está dividido en tres grandes secciones o partes: (I) Conceptos básicos y herramientas, (II) Geodesia Geométrica y (III) Geodesia Física y agrega al final una cuarta sección de Apéndices.

La primera parte se divide en tres capítulos : Introducción, Unidades y reducciones y Cálculos en Topografía.

La segunda parte se divide en 5 capítulos: Coordenadas geográficas y elipsoides de referencia, Sistemas de Coordenadas geodésicas, Distancias, Angulos y posicionamiento de puntos. Por último tiene un capítulo sobre Proyecciones cartográficas.

La tercera parte tiene tres capítulos: el primero habla de Gravedad, Geopotencial y Geoide, y los dos restantes sobre Sistemas de Alturas y Mareas.

Si observamos su desarrollo, tiene una estructura muy interesante. Trata las principales cuestiones que debería tener un programa de estudios en Geodesia para estudiantes de la Geomática. También podría ser el temario de un Curso inicial sobre Geodesia para Agrimensores. Solo faltaría tratar el tema de Geodesia Satelital.

Si bien el libro tiene como destinatario en su desarrollo la idea de un público americano del norte, resulta también de utilidad para los americanos del Sur. Tiene muy buena gráfica y al final de los capítulos ejercicios prácticos. Como conclusión: lo observo interesante y para adoptar.

* Datos completos: “Introduction to Geometrical and Physical Geodesy”, Foundations of Geomatics, Thomas H.Meyer , ESRI Press, 2010, Redlands, California

Agradezco a Aeroterra S.A. haberme facilitado el libro.


miércoles, 24 de agosto de 2011

Las estaciones GNSS permanentes y su incidencia en la geodesia actual

Al  definir el marco de referencia se menciona, desde tiempo atrás, que está sostenido por monumentos (estaciones pasivas) o instrumentos constituyendo estos las  estaciones GNSS permanentes, activas o continuas, cuyo número se incrementa en forma constante.
Las estaciones permanentes tienen algunas características que es oportuno destacar:
-          Disponen de los instrumentos más avanzados de la tecnología,
-          Ofrecen sus observaciones libremente a los usuarios,
-          Mediante la posibilidad anterior se reduce el número de instrumentos o, en otras palabras, se aumenta la productividad y que también se desprende de la publicación 49 de la FIG[1],
-          Registran los movimientos de la corteza terrestre, y
-          Concordante con el punto anterior, actualizan sus coordenadas semanalmente
Con estas particularidades se está transformando la metodología de los trabajos de georreferenciación cualquiera sea su aplicación.
Mencionaremos a continuación algunas alternativas acerca de cómo aprovechar las posibilidades disponibles, otras en vías de desarrollo y cómo observamos que podría modificarse el concepto de marco de referencia.

Los datos

De las estaciones permanentes están disponibles en el servidor del Instituto Geográfico Nacional http://www.ign.gob.ar/DescargaRamsac , donde también aparece la situación de las estaciones en cuanto a si se encuentra en funcionamiento, si ha sufrido alguna interrupción o algún otro inconveniente http://www.ign.gob.ar/node/244
Las coordenadas semanales de las estaciones SIRGAS-CON se publican con un retardo aproximado de un mes y se encuentran en http://www.sirgas.org/index.php?id=153

Estación GPS Permanente ESQU - IGN RAMSAC

Las alternativas de utilización

La primera es el cálculo en forma relativa respecto de una estación mediante el software de procesamiento que dispone el usuario, dependiendo sus resultados del instrumento que dispone y de la distancia a la que se encuentra de la estación.
También está la posibilidad de recurrir al Servicio de Posicionamiento Diferencial GPS (LOPS)  que mantiene la Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas (UNLP) [2] http://www.fcaglp.unlp.edu.ar/pg o a otros que también se encuentran en línea, tales como  AUSPOS (http://www.ga.gov.au/geodesy/sgc/wwwgps/ ) o SCOUT (http://sopac.ucsd.edu/processing/).

La consideración anterior no descarta el uso del procesamiento puntual preciso (PPP) que también se encuentra en Internet, por ejemplo en el sitio del IBGE de Brasil http://www.ibge.gov.br/home/geociencias/geodesia/ppp/default.shtm  cuyos resultados no necesariamente serán coincidentes con los que puedan obtenerse mediante una vinculación directa con un marco nacional o regional.


Una  solución  técnica para llevar adelante en forma eficaz la georreferenciación en sus distintas aplicaciones se encuentra en el informe titulado “Infraestructura de estaciones terrestres para la georreferenciación en la provincia de Santa Fe mediante posicionamiento satelital” del Grupo de Geodesia Satelital Rosario (Aldo Mangiaterra, Gustavo Noguera, Eduardo Huerta) de la Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura de la Universidad Nacional de Rosario que se publica en http://www.fceia.unr.edu.ar/gps/ep/informe-final.pdf 

Existen diversas metodologías de medición que permiten obtener coordenadas en un sistema global utilizando GPS. Muchas aplicaciones requieren determinar las coordenadas en forma instantánea y con mejores precisiones que las que puede otorgar un receptor del tipo de los llamados navegadores. Esta modalidad es conocida como "tiempo real" (RT), y en este caso es necesario transmitir correcciones y observaciones desde una estación base al receptor que opera el usuario. En la actualidad esta transmisión puede realizarse utilizando Internet mediante el protocolo denominado NTRIP (Networked Transport of RTCM Internet Protocol). De esta manera el usuario de GPS, tanto para el caso de navegadores como para receptores de mejor precisión, obtiene las correcciones generadas en Estaciones Permanentes GPS, como la que funciona en la Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura de la UNR. Estas correcciones mejoran sustancialmente la precisión en las coordenadas obtenidas, permitiendo aplicaciones de diversos tipos: agrimensura, sistemas de información geográfica, obras de ingeniería, agricultura de precisión, transporte, etc., garantizando la georreferenciación de los resultados obtenidos.

Para ampliar los conocimientos acerca de NTRIP existen distintos documentos en Internet, tales como:
-          GPS en tiempo real usando Internet, Gustavo Noguera [3]
-          RAMSAC NTRIP, IGN [4]

El marco de referencia

Los recientes movimientos telúricos han demostrado la fragilidad de los marcos de referencia particularmente en ciertas regiones donde sus efectos han sido más notables. Es cierto también que para otras regiones sus consecuencias son menos trascendentes y es posible omitir - para muchas o quizás la mayoría de las aplicaciones– sus efectos.
Esta situación ha sido considerada durante la reciente reunión de la Asociación Internacional de Geodesia [5] donde se puso énfasis en considerar  la posibilidad de implantar los marcos de referencia semidinámicos, un tema al que le dedicáramos nuestra atención en el artículo “Marco de referencia  geodésico argentino” que se encuentra en el blog de GEOnotas [6].

Citas

[1] Weston, Neil D. & Volker Schwieger (2010). Cost Effective GNSS Positioning Techniques. Publicación N° 49 de la Federación Internacional de Agrimensores (FIG).  http://www.fig.net/pub/figpub/pub49/figpub49.htm

[2 ] Gende,  M, Galván, R., Brunini, C. Procesamiento GNSS remoto en el marco de la red SIRGAS-CON y el proyecto piloto SIRGAS-RT, 2010. http://www.sirgas.org/fileadmin/docs/Boletines/Bol15/19_Gende_et_al_Procesamiento_Remoto_en_SIRGAS-CON_y_SIRGAS-RT.pdf

[3] Noguera, Gustavo. GPS en tiempo real usando Internet. http://www.fceia.unr.edu.ar/gps/ep/GPSenTiempoReal.pdf


[5 ]  www.fig.net/comission5/reports/2011_07_iugg_iag_report.pdf  (El informe incluye el tratamiento de los temas de mayor interés para la comisión 5 (posiciones y mediciones) entre ellos NTRIP y PPP mencionados en esta nota).



Nota: texto elaborado por el Agrim. Rubén C. Rodríguez.