Introducción de GPS y Estaciones Totales

¿Qué es GNSS? Sistema Global de Navegacion por Satélite

(GNSS)– Usado por los receptores para determinar su

ubicación en cualquier parte de la tierra El Sistema de Satelites Incluye

– GPS (Estados Unidos)– GLONASS (Russia)– Galileo (Union Europea, No está completamente

operacional todavía)

receptores GPS Generalmente existen 3 Tipos de receptores de

GPS– Navegación/Recreacional (Autónomo)

(3m-15m)H, V?

– GPS, Localización ( GPS Diferencial - dGPS) (0.1m-3m) H, 2-3x más en V

– GPS, Precisión (Cinemática Tiempo Real -RTK) (30mm) o mejor, 3D!

Para aplicaciones de Carreteras, Obras Públicas nos concentramos en los sistemas de GPS de Precisión.

¿Es preciso? - SI!!

Autónomo GPS: 5–10 m

Trimble dGPS: 0.1–3 m

RTK:1–2 cm

¿Cómo funciona?

Estación Base

Móvil (s):- Maquinaria- Bastón- Vehículo

¿Cómo funciona? (explicación)

La Base y el/los móvil reciben las mismas señales de los Satélites A LA MISMA VEZ.

La Base manda su posición y observaciones vía Radio al móvil.

La información obtenida de la Base y la información adquirida por el móvil es procesada junta por el móvil para producir un Vector en tercera dimensión (3D)

Posicion de la Base + Vector = Posición del Móvil Resultado: LAS POSICIONES DEL MOVIL SON

RELATIVAS A LA POSICION DE LA BASE

¿Qué se necesita? Precisión de GPS usa 2 receptores

– Receptor Base– Receptor Móvil

Además necesitas– Antenas GPS– Radios– Antenas de Radio

¿Qué es un Receptor de GPS modular?

Separación de componentes– Permite intercambiar antenas de Radio y de GPS

Optimizar el uso– Permanente, semi permanente, – vehículo o para barcos

Seguridad– Accesible, seguro y protegido del ambiente

exterior.

¿Qué es una antena inteligente de GPS?

Unidad de GPS completamente Integrada – Diseñado para ser montado facilmente sobre un

bastón para aplicaciones Móviles – Para un desempeño rápido y altamente móvil para

estaciones de Base.

El Receptor tiene incorporado:– Receptor de señales GPS– Antena GPS– Radio Componente y antena– Bateria removible– Transmisor Bluetooth para operacion manos libres

Rápido, Fácil de montar y desmontar para obras pequeñas que requieran movilización rápida.

Poniéndolo todo en perspectiva.…

Calibración de Obra de GPS– ¿Qué es una calibración?

Define la relación entre coordenadas de GPS y las coordenadas locales de Norte, Este y Elevación.

– ¿Por qué es necesaria? Permite que varios GPS Móviles trabajen en una obra con coordenadas

locales.

– ¿Qué se necesita para una calibración? Puntos de control localizados en la obra con coordenadas locales.

CoordenadasGPS XYZ

¿Qué puede salir mal?

Mala localización de la base - – Mala observación de la Base equivale a correcciones malas del Móvil.– Establecer la antena GPS de la estación base con una vista de 360° al

cielo. Si la visibilidad es limitada entonces por lo menos asegurar tener una vista sin obstrucción de la línea del Ecuador.

Trayectoria múltiple (Multipath)– Evitar fuentes de trayectoria múltiple (desviación de la señal de GPS)

Enlace de Radio Base-Móvil– Radio “Campo Visual”– Otras interferencias de señales de radio

PDOP– Dilución de Precision de la Posición (Geometría de los Satelites)

Error Humano– Mala posición de la Base o mala calibración.

Estaciones Totales SPS

Estaciones Totales se usan para trabajos de la mayor precisión requerida.– Sumamente usadas en construcción de carreteras,

líneas ferroviarias, puentes y proyectos de tuneles.

La mayoria de los contratistas necesitan de ambos sistemas; de estaciones totales y sistemas de GPS

Cuando un contratista va a comprar una estacion total deberian considerar seriamente una estacion universal SPS– SPSx20– SPSx30

¿Cómo funciona?

Una Estación Total mide Ángulos y Distancias relativas a su posición.

Por medio de la medición de Puntos de Control conocidos la ET puede calcular su posición relativa a esos puntos y su sistema de coordenadas.– Puntos de Control usados deben ser de alta

orden o precisión.

En modo Robótico la ET mide la posición del prisma de referencia y reporta la posición via señal de radio al móvil.

SCS900/GCS900 compara la posición actual con respecto al diseño y así calcula la cantidad de Corte/Relleno

Instalación de la Estación Total

Mínimo, 2 puntos de control Los puntos Deben ser bien precisos. Para resultados óptimos se necesitaran multiples

puntos de control para instalaciones múltiples de la ET.

Evitar tener que añadir control adicional de ser posible.

La ET se vuelve menos precisa a medida que la distancia aumenta entre lo que necesita ser medido.– Limitaciones Óptica– Curvatura de la tierra– Errores al establecer la ET se conglomeran

Instalación de la Estación Total

2 tipos de instalación por lo general

– Puntos de Control Conocidos – ET encima de uno de los puntos y observar el otro punto con un prisma.

– Localización Arbitraria – ET en un punto desconocido y observar 2 puntos de control conocidos con un prisma.

Instalación de ET – Puntos de Control Conocidos

A Favor– Solo necesita observar un punto para establecer la posición

del instrumento– Instalación rápida por la razón que solo hay que observar un

punto de referencia.

En Contra– Restringido en cuanto a donde poner el instrumento– Díficil de establecer el trípode ya que requiere alta precision

para ubicar la ET exactamente encima del punto de control – Debe medirse la altura del punto al eje central del

instrumento

Se debe tener otro punto no usado en la instalación para chequear que la instalación del instrumento haya sido correcta.

Instalación de ET– Punto Arbitrario

A Favor– Libertad de donde poner el instrumento– Fácil instalación del Trípode– No hay que medir la altura del instrumento

En Contra– Deber observar 2 puntos de control para establecer la

posición – Toma más tiempo

Se debe tener otro punto no usado en la instalación para chequear que la instalación del instrumento haya sido correcta.

Este es el método más frecuentemente usado en la construcción.

Instalación de ET– Punto Arbitrario

CP1 CP2

MAL!Ángulo de Resección <30 grados

Instalación de ET– Punto Arbitrario

CP1

CP2

BUENO!Ángulo de Resección 30 – 150 grados

¿Qué puede salir mal? Que la Estación Total este fuera de calibración

– Realizar regularmente todas las calibraciones del instrumento permitida al usuario.

Mala instalación– Ángulo Horizontal fuera de tolerancia

Necesitamos precisiones altas. No acepte instalaciones fuera de tolerancia aunque la desviación de los puntos sean aceptables. Chequea la calibración del instrumento de ser necesario.

Mala localización de la ET– Instalar la ET con alta visibilidad al objetivo Móvil y limita las

obstrucciones.– No ponga el instrumento cerca de compactadores que usan

vibración.

Trípode Débil– Se necesita un trípode resistente y pesado que tenga una tapa solida

de metal Nunca use uno de Aluminio

Estación Total contra GPS

Estación Total GPS

Rigurosidad

Menos Riguroso(tiene partes que se mueven y requiere mantenimiento)Resistente al Agua y al Polvo

Riguroso(no tiene partes que se muevan)A prueba de Agua y el Polvo

Alcance700m Robotic350m Control de Maquinaria

Típico 2-5km

Precisión 3mm 20mm

Instalación Instalación diaria rápida Requiere de infraestructura inicial

Campo de Vista

Campo visual en línea con el instrumento

Vista al Cielo

¿Preguntas / Comentarios?¡Muchas Gracias!