GPS CON CORRECCIÓN DIFERENCIAL PARA LA GENERACIÓN DE...

GPS CON CORRECCIÓN

DIFERENCIAL PARA LA

GENERACIÓN DE MOSAICOS GEO

REFERENCIADOS

Braulio David Robles Rubio

[email protected]

II Congreso Nacional de Riego y Drenaje COMEII 2016

08 al 10 de septiembre del 2016

Chapingo, México 1

ÍNDICE

• Introducción

• GPS corrección diferencial

• Levantamiento de puntos de control

• Conclusiones

2II Congreso Nacional de Riego y Drenaje COMEII 2016 Chapingo, México, del 08 al 10 de septiembre del 2016

ANTECEDENTES

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• En los últimos años se ha generalizado el uso de GPS con correccióndiferencial para los levantamientos topográficos.

• Aunque de forma autónoma la precisión en la localización y elevación es delorden de metros, es posible reducir el error al nivel de centímetros, a travésdel uso de dos o más equipos GPS de manera simultánea

• Los Vehículos Aéreos no Tripulados (VANT) o drones, son dispositivos depequeñas dimensiones que pueden moverse de manera autónoma o sermanejados a control remoto desde tierra. Están conformados por unaestructura que soporta la electrónica, sistema de propulsión y sensores parasu operación, así como la capacidad para transportar sensores y cámaraspara la adquisición de datos de manera remota.

• La combinación de los VANT o drones para la adquisición de las imágenes yel uso de la tecnología GPS con corrección diferencial, permite laelaboración de cartografía de precisión con un costo significativamentemenor comparado con los métodos fotogramétricos tradicionales.

II Congreso Nacional de Riego y Drenaje COMEII 2016 Chapingo, México, del 08 al 10 de septiembre del 2016

GPS CON CORRECCIÓN DIFERENCIAL


• El Sistema de Posicionamiento Global (GPS por sus siglas en inglés) permite establecer una posición en cualquier punto del globo terráqueo.

• El GPS se origina en la década de los sesenta como un sistema de navegación implementado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos

• Funciona con base a las señales de radiofrecuencia que transmite una constelación de satélites

• Los satélites transmiten información acerca de sus órbitas y del registro del tiempo, a partir de la cual puede calcularse la distancia entre los satélites y un receptor para deducir finalmente las coordenadas del receptor



Componentes del sistema GPS

• El segmento espacial – Consiste de los satélites orbitando la tierra

• El segmento de control – Son las estaciones posicionadas tierra para controlar los satélites

• El segmento del usuario – Cualquiera que reciba una señal de GPS



Cálculo de la posición

• Los satélites son puntos de referencia. Sus posiciones en el espacio se conocen con toda precisión, constituyendo la base de todos los cálculos GPS.

• El tiempo de viaje de la señal da la distancia. Mediante una serie de mensajes codificados, un receptor en tierra determina el momento en que la marca de tiempo partió del satélite, así como el momento de llegada a su antena. La diferencia es el tiempo de viaje de cada señal. La distancia es el producto del tiempo por la velocidad de la luz.



• Diferencial. Las señales de los satélites son recibidas simultáneamente por dos receptores. Con este método se anulan hasta un cierto grado errores como la imprecisión de la órbita del satélite y se obtiene con ello una mayor precisión que con la determinación de un punto aislado.

Corrección de errores



• Método Cinemático (RTK). Consiste en la obtención de coordenadas en tiempo real con precisión centimétrica

• (1 ó 2 cm + 1ppm). Es un método diferencial o relativo. El receptor fijo o referencia estará en modo estático en un punto de coordenadas conocidas, mientras 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 transmisión por algún sistema de telecomunicaciones (vía radio-modem, GSM, GPRS, por satélite u otros) entre REFERENCIA y ROVER. Esta sería una restricción en la utilización de este método (dependencia del alcance de la transmisión).



• Método Estático. Se usa para la medida de distancias con gran precisión (5mm + 1ppm) en el que dos o más receptores se estacionan y observan durante un periodo mínimo de media hora, una o dos (o más), según la redundancia y precisión necesarias, y en función de la configuración de la constelación local y distancia a observar. Los resultados obtenidos pueden alcanzar precisiones muy altas, teóricamente hasta niveles milimétricos.

LEVANTAMIENTO DE PUNTOS DE CONTROL


Altimetría con GPS

• GPS suministra alturas

• elipsoidicas.

• Las diferencias entre sistemas altimétricos son significativas tanto en naturaleza como en magnitud.

• Relación entre alturas elipsoidicas y ortométricas:

h = H + N

• GPS + modelo de geoide = instrumento de nivelación.

H = h - N



La orto-rectificación consiste en

eliminar las distorsiones de

localización producidas por el

relieve.

CARACTERISTICAS:

• Utiliza el modelo geométrico

del sensor

• Requiere de un modelo digital

de elevación

• Corrige sólo la posición

planimétrica de la base de los

objetos

• Requiere de puntos de control

X,Y,Z para orientar el sensor

de manera absoluta (cabeceo,

balanceo, deriva, altura) y dar

la geo-referencia absoluta

(UTM).

• Corrige los datos pixel a pixel

• Requiere de puntos de control

Altura de

Vuelo (H)

Localización real u ortogonal

Plano de imagen f = dist. focal

Desplazamiento

debido al relieve.



Clasificación de los mapas conforme a la precisión (INEGI)

Exactitud Horizontal:

De acuerdo con su precisión, los mapas se clasifican en términos del grado de

conformidad

que tengan con respecto a las especificaciones adoptadas en el diseño. Por

ejemplo, para mapas de planeación, se pueden establecer las siguientes

especificaciones:

Para planimetría (detalles en el plano), en un sistema de evaluación o de control

de calidad, no más del 10% de los puntos probados que no estén desplazados

por simbolización u otras necesidades, podrán tener errores en posición mayores

que 0.3 mm a la escala de publicación.

Exactitud Vertical:

Para altimetría (alturas), no más del 10% de los puntos probados podrán tener

errores en elevación superiores a media equidistancia básica (la equidistancia es

la separación vertical uniforme entre curvas de nivel vecinas).

GENERACIÓN DE MOSAICOS

II CONGRESO NACIONAL COMEII 2015, Reunión Anual de Riego y Drenaje 16

CONCLUSIONES

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• Lo vehículos aereos no tripulados son un modo eficiente y económico de obtener cartografía al instante

• Con apoyo de equipo GPS con corrección diferencial en tiempo real, se pueden obtener imágenes georeferenciadasy de precisión

• Se sigue avanzando en software para la generación de orto mosaicos y modelos de elevación del terreno

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