TEMA 2: INSTRUMENTOS TOPOGRÁFICOS · Topografía UPM - ETSIC 1 © Adrián de la Torre Isidoro TEMA...

Topografía UPM - ETSIC

1 © Adrián de la Torre Isidoro

TEMA 2: INSTRUMENTOS TOPOGRÁFICOS

Todos los trabajos topográficos están basados en:

Medida de ángulos verticales y horizontales

Medios de distancia horizontal distancia reducida (D)

Medida de distancias verticales desniveles

1. INSTRUMENTOS DE MEDIDA DE ÁNGULOS: TEODOLITOS

TAQUÍMETROS Y ESTACIONES TOTALES 1.1. GONIÓMETRO

ELEMENTOS DE UN GONIOMETRO — EJES.

Eje nº 1 eje principal ---- eje vertical Eje nº 2 eje secundario - eje basculación del anteojo

eje de muñones Eje nº3 eje de colimación (eje geométrico del anteojo)

— Condiciones de los ejes

EJE Nº 3 EJE Nº2

EJE Nº2 EJE Nº1

Los ejes se cortan en un solo

punto (O)—> centro del

inste

— PUESTA EN ESTACION

LIMBO HORIZONTAL

o GRADUACION CENTESIMAL

o Aumento graduación

o Índice lectura angular horizontal

o Se mide desde 0º

o Intervalo de calores angulares horizontales

ANGULOS HORIZONTALES. FUNDAMENTOS

— MEDICIONES DE ANGULOS. Los instrumentos

nos van a permitir medir en el campo ángulos

distancias y niveles.

Centrándonos en la medida de ángulos, vamos

a medir ángulos horizontales y verticales.

Medición de ángulos horizontales: Se

mide con ayuda del limbo horizontal

graduado y del índice que se desplaza

sobre el limbo la lectura.



Medición de ángulos verticales: Se miden con ayuda del vertical que se encuentra en

la aliada.

— DIFERENCIA DE LECTURAS: Desplazo el anteojo en el sentido de las agujas del reloj hasta

que el índice este justamente en la dirección del punto A y en el eje momento hago la

lectura LA. Posteriormente, desplazo el anteojo hasta que pise el punto B y vuelvo a hacer

la lectura LB.

Este procedimiento recibe el nombre de diferencia de lectura en la que:

α= LB – LA

— COINCIDENCIA DE CEROS

En este procedimiento de medición de ángulos horizontales hacemos lo siguiente:

Ponemos en movimiento el limbo horizontal. Para ello llevo el índice al O.

El anteojo y el limbo los muevo hasta que me coincidan con la dirección del punto A.

Posteriormente, desplazo el índice hasta la dirección del punto B. Así obtenemos:

ORIENTACION

Con frecuencia cuando estamos midiendo ángulos horizontales, el primer lado del ángulo es una

alineación fija que puede ser:

— El norte geográfico

— El norte magnético (el que nos da la brújula).

— Veleta de un edificio.

— Antena de TV.

— Pararrayos.

Alineación de referencia.



MEDICIÓN DE ÁNGULOS VERTICALES

El cero en el limbo vertical esta siempre en la parte superior, el único que se mueve es el

anteojo.

ELEMENTOS DE INSTRUMENTOS

— TRIPODE

Las patas se fabrican de aluminio o de madera.

El aparato debe tener una abertura importante para que éste se encuentre estable. De

igual manera, el tornillo nivelante va a aportar, estabilidad al instrumento.

— PLOMADA

Para situar perfectamente el aparato sobre el punto que tenemos en el terreno (puesta

en estación), nos hace falta un elemento que represente al eje principal o eje nº1 y que

prolongado hacia abajo llegue a pasar por el centro de la estaca. Este elemento se llama

PLOMADA.

La plomada óptica es un visor que va en la alidada,

que tiene 2 trazos dibujados por el fabricante, y

por el vemos el terreno del suelo. Con

movimientos de las patas del trípode resulta fácil

llevar el centro de este retículo un punto que

coincida con el centro de la estaca.

Muy recientemente ha aparecido la plomada laser, la cual

emite un laser que aparece en el terreno y nosotros por

movimiento del aparato situamos el punto luminosos del laser

en el centro de la estaca. Este haz luminoso coincide

exactamente con el eje nº1.



— TORNILLOS

Se trata de elementos de fijación, los cuales pueden unir ‘aliada-limbo horizontal’, y

otras veces ‘limbo horizontal – base nivelante’. También lo que hacen es mantener fijos

ciertos elementos (ej.: anteojo), reciben el nombre de tornillos de presión.

Por otra parte están los tornillos de coincidencia que permite una vez apretado el

tornillo de presión correspondiente hacer pequeños movimientos que nuestro pulso no

nos permite.

— NIVELES TUBULARES: SENSIBILIDAD

La verticalidad del eje nº1 o eje principal se hace mediante niveles tubulares.

Lo que hace es poner el plano o plataforma de sustentación quede horizontal de tal

manera que el eje principal quede vertical.

Son tubitos de forma anular llenos de alcohol o éter, con una burbuja de aire y con una

graduación.

Si conseguimos que la burbuja se encuentre en el centro del nivel tubular en dos

direcciones distintas, conseguimos la verticalidad del eje principal.

Se llama sensibilidad de un nivel a la calidad o precisión que tiene ese nivel para

establecer planos horizontales y planos principales completamente verticales-.

Si R es muy grande muy sensible

Si R es muy pequeño poco sensible.

Ej.: sensibilidad = 10’’ R = 13751 mm ≈ 14 m.

2πR ------- 360⁰

2 mm----- α⁰

— NIVELES ACCESORIOS

CLASIFICACIÓN DE LOS NIVELES

(Accesorios)

DENOMINACIÓN MÁS

HABITUAL

Nivel tubular con divisiones Nivel tubular (Nivel tórico)

Nivel tubular sin divisiones Nivel de coincidencia (nivel de

burbuja partida)

Nivel esférico Nivel esférico (nivel circular)



NIVEL TUBULAR:

o PUESTA EN ESTACIÓN

o COMPROBACIÓN

o CORRECCIÓN

NIVEL DE COINCIDENCIA

NIVEL ESFERICO



PRECISIÓN

TIPO DE NIVEL SENSIBILIDAD

PRECISION PARA

OBTENER

HORIZONTALES

NIVEL TUBULAR

NIVEL DE COINCIDENCIA

NIVEL ESFÉRICO

— APLICACIONES DE CADA TIPO DE NIVEL:

NIVEL TUBULAR (GRADUADO)

En la alidada de: Teodolitos, taquímetros, estaciones totales

Nota: en los tres casos, se cala el nivel con ayuda exclusiva de los tornillos

nivelantes de la bascula nivelante.

NIVEL TUBULAR DE COINCIDENCIA

I. En los goniómetros (teodolitos, taquímetros y brújulas taquimétricas) cuyo

limbo vertical no es automático.

II. En los niveles de línea (Instrumentos).

NIVEL ESFÉRICO

I. En la base nivelante de goniómetro (teodolitos y taquímetros)

Calado con ayuda exclusiva patas trípode.

II. En la alidada de brújulas taquimétricas.

Calado con ayuda exclusiva de t. nivelantes

III. En la alidada de niveles de línea y de niveles automáticos.

Calado con ayuda exclusiva t. nivelantes.

IV. En miras de nivelación y en jalones.

Calado a estima

V. En jalones portaprismas de distanciómetros

Calado a estima

NIVEL NO CALADO

NIVEL CALADO



— ELEMENTOS DE COLIMACIÓN ANTEOJO TOPOGRÁFICOS

CLASIFICACIÓN DE LOS

ANTEOJOS TOPOGRÁFICOS

INCORPORADAS EN LOS

INSTRUMENTOS

TIPO DE IMAGEN FINAL QUE

OFRECEN

ANTEOJO

ASTRONÓMICO DE

ENFOQUE EXTERNO

ANTIGUOS INVERSA

ANTEOJOS

ASTRONÓMICOS DE

ENFOQUE INTERNO

ALGUNOS ACTUALES INVERSA

ANTEOJOS

TERRESTRES DE

ENFOQUE INTERNO

LA PRACTICA TOTALIDAD

INSTRUMENTOS

ACTUALES

DIRECTA

ANTEOJO TOPOGRÁFICO

o ANTEOJO ASTRONOMICO.- sirve para permitir observar los puntos cuya posición

deseamos determinar desde el instrumento. La técnica topográfica echó mano

de la física, concretamente del anteojo astronómico, que es el que la óptica nos

ofrecía (anteojo de Galileo).

El anteojo astronómico consiste en un tubo que lleva una lente que se llama

objetivo y esta hacia la parte del objeto. En ese mismo tubo hay otra lente que

se llama ocular que está en la parte del ojo del observador. Objetivo y ocular

tienen en el anteojo astronómico la posibilidad de alejarse o aproximarse.

La lente objetivo es la que está encargada de formar la imagen del objeto en el

interior del tubo para la creación.

Esquema óptico del anteojo astronómico:

— RETÍCULO.- es un disco plano que tiene grabado por el fabricante dos brazos

negros que se cruzan.

En topografía tenemos que hacer una visual en un punto concreto. Queremos

que el eje del anteojo pase exactamente por el cuerpo de la señal.

Para que eso se cumpla, nosotros tenemos que situar el retículo en ______ por

el objetivo en el interior del tubo.



— ANTEOJO ASTRONÓMICO

— Anteojo astronómico de enfoque externo.- tenía dos _____. El anteojo

tenía una dimensión muy grande.

Alejando o acercando el tubo porta-ocular, podía enfocar mi retículo.

Llevo el _______ por medio del tornillo a la imagen hasta verla nítida.

Siempre vamos a operar de la siguiente manera:

1. Enfoque del retículo.

2. Enfoque de la imagen.

— Anteojo astronómico de enfoque interno.

— Retículo inmóvil.

— Lente de enfoque que se mueve mediante un tornillo, que lleva la

imagen formada por el objetivo al centro del retículo.

Esta estructura está enroscada,

por lo que tengo un ocular móvil.

— ANTEOJO TERRESTRE DE ENFOQUE INTERNO

— Un par de prismas que nos ofrecen una imagen derecha.

— Más corto y más cómodo.

— VISION DIRECTA

— ERROR DE PARALAJE.- ocurre cuando hemos hecho el enfoque del retículo y el enfoque de

la imagen es posible que si alguno de los dos enfoques no está bien hecho por descuido, se

produzcan errores importantes de apreciar la imagen.

Miremos de donde lo miremos, tiene que dar el mismo valor.



— CONSTITUCIÓN GENERAL DE UN GONIOMETRO

Tiene tres tornillos nivelantes, cuya misión es situar horizontal la plataforma.

Esa plataforma nivelante tiene un hueco en el que se aloja el limbo horizontal graduado.

Ese limbo horizontal está dividido en grados, minutos y segundos; y en grados centesimales

(400⁰). Tiene a su vez un hueco en el que se aloja el eje que forma parte de la pieza que

llamamos alidada.

La alidada es la parte superior (todo lo que está encima del limbo hz.).

El anteojo tiene una _____ autonomía respecto del resto de los elementos de la

alidada.

Nivel tubular: conseguir la horizontalidad de todo el instrumento.

En la alidada se encuentra el limbo vertical (mide ángulos verticales).

Índice hz: se sobrepone al limbo indicando qué graduación, qué lectura estamos

haciendo.

Indice vt: es _____ al anteojo en la basculación del anteojo arrastra al índice vertical

señalando un punto del limbo (señalando el ángulo).

— MOVIMIENTO GENERAL Y PARTICULAR

Son los movimientos de las piezas del aparato en def. trabajos.

Se llama movimiento general cuando necesitamos en la medida de un ángulo que la alidada

quede unida al limbo horizontal y ambos viajen juntos dejando a la plataforma nivelante fija

y quieta. Para eso utilizamos los _____ nivelantes.

Movimiento particular.- El limbo horizontal mueve este sujeto a la plataforma

nivelante.

Movimiento general .- _____ este limbo horizontal unido a la alidada.



— PUESTA EN ESTACIÓN

Para poner el aparato en estación sobre un punto:

Situar el eje principal del instrumento vertical y pasando por el punto que tenemos

señalado en el terreno.

— CLASIFICACIÓN DE LOS NIVELES (instrumentos) NIVELES DE PLANO NIVELES DE LINEA NIVELES AUTOMÁTICOS

o NIVELES AUTOMATICOS OPTICO MECÁNICOS o NIVELES DIGITALES

NIVEL DIGITAL

Nivel automático : Separación entre la mira y el nivel, mínimo de 35 a 40 metros. La lectura es óptica.

Elementos equipo:

1 nivel automático

Trípode

Miras de nivelación(4 y 2mm)

Libreta de nivelación

Nivel digital: Distancia máxima 80 a 100 metros. Lectura electrónica.

Elementos del equipo:

1 nivel digital

Trípode

1 o 2 miras de código de barras (4m de altitud, doble cara)

Baterías

Sistema de registro

VENTAJAS NIVEL DIGITAL:

Elimina incertidumbre de lectura en la mira.

Elimina equivocaciones en la lectura de la mira

Elimina errores de transcripción de la medida en la libreta.

Aumenta el alcance.

o NIVELES LÁSER



— CLASIFICACIÓN DE LOS NIVELES ATENDIENDO A SU PRECISIÓN. 1. NIVELES DE OBRA O NIVELES DE CONSTRUCCIÓN (niveles de pequeña precisión)

Se utilizan en trabajos de:

Obras agrícola

Obras públicas: obras hidráulicas. Trazado de perfiles longitudinales y transversales . Traspaso de cotas a puntos de una obra en construcción. Pequeños replanteos. Precisión (error kilométrico máximo): ± 6mm/km.

2. NIVELES DE INGENIERO (niveles de mediana precisión). Se utilizan en trabajos de:

Cualquier clase de aplicaciones en ingeniería civil (incluso de precisión)

Itinerarios de nivelación

Precisión (error kilométrico máximo) : ± 2mm/km

3. NIVELES DE ALTA PRECISIÓN Se utiliza en trabajos de :

Estudio de deformaciones y desplazamientos de estructuras (control de la estabilidad)

Montajes de maquinaria.

Nivelaciones geodésicas (itinerarios geodésicos)

Precisión (error kilométrico máximo): ± 0,3mm/ km

En esas miras se mide milímetro, decima de milímetro y hasta centésima de milímetro. Se usan miras de INVAR.

— COMPROBACIÓN DE UN NIVEL (INSTRUMENTO)

OBJETIVO DE LA COMPROBACION DEL NIVEL: poder comprobar que realmente el nivel lanza visuales horizontales (eje nº3)

Material necesario: o 1 nivel que deseemos comprobar o 1 trípode o 2 miras de nivelación de 2mm o 1 cinta métrica

PASOS A SEGUIR: 1. Situar las miras de nivelación en posición vertical, en dos puntos del terreno Ay

B que no disten más de 40 metros entre sí. A continuación estacionar el nivel exactamente en el punto medio del segmento AB.

2. Tomar lectura en las miras de nivelación y calcular desnivel entre ambos

puntos A y B.



— MÉTODOS PARA AUMENTAR LA PRECISIÓN EN LA MEDIDA DE ÁNGULOS

NOMBRE DEL MÉTODO

UTILIZADO PARA AUMENTAR LA

PRECISIÓN EN LA MEDIDA DE

ÁNGULOS

REGLA DE BESSEL HORIZONTALES Y VERTICALES

MÉTODO DE REPETICIÓN HORIZONTALES

MÉTODO DE REITIRACIÓN HORIZONTALES

REGLA DE BESSEL

Método operatorio de manejo de instrumentos topográficos, que tiene por objetivo

aumentar la precisión en la medida de ángulos:

Horizontales

Verticales

Consiste en colimar el mismo punto P,

1º En precisión directa del instrumento y tomar lectura de ángulos.

2º En posición inversa del instrumento y volver a tomar lectura de ángulos.

3º Calcular los ángulos “promedios”.

Nota: Obsérvese que en todo el proceso el limbo horizontal permanece inmóvil.



MÉTODO DE REPETICIÓN

Método operatorio de manejo de instrumentos que consiste en medir varias veces

ángulos horizontales propuestos, tomando como lado origen de cada arco el extremo

del anterior. No es conveniente más de cuatro o cinco repeticiones. El ángulo

obtenido tiene mayor precisión que una medida aislada.

MÉTODO DE REITIRACIÓN

Consiste en medir el mismo ángulo α en diferentes zonas del limbo horizontal.



— MÉTODO DE LAS SERIES PARA OBSERVACIÓN Y CÁLCULO DE VUELTAS DE HORIZONTE

PASOS A SEGUIR

1º Puesta en estación del vértice O 2º Cálculo del ángulo de reiteración

ORIGENES APROXIMADOS 0g y 100g

3º Elegir el mejor vértice (definición) A

— Instº posición directa colima

punto A llegar a origen 0g. — Girar alidada

La lectura inicial en un punto y la lectura de cierre del mismo punto no debe superar los 20 segundos.



2. INSTRUMENTOS DE MEDIDA DE DISTANCIAS: DISTANCIÓMETROS

INFRARROJOS, LÁSER, Y DE MICROONDAS DE RADIO

DISTANCIAMIENTOS ELECTRONICOS

A. Método de distancias

MÉTODO DIRECTO:

o Material:

1 cinta métrica

Jalones

Plomadas

D = d1+d2+d3+d4+d5

Es un método incómodo y lento, pero con una buena precisión: Er=

MÉTODO INDIRECTO

- Método estadimétrico

D máx. ≤ 200 m

Er=

- Método electrónico

D máx.= 2500 m

Er: 1 o 2 cm

Estos dos métodos son rápidos, cómodos y precisos.



B. Primeros distanciamientos electrónicos

NOMBRE DEL

INSTRUMENTO

AÑO DE

FABRICACIÓN Y

LUGAR

MEDIDA DE

DISTANCIAS

MEDIDA DE

ANGULOS.

GEODIMETER 1948

SUECIA SI NO

TELUROMETER 1957

SUDÁFRICA SI NO

DISTOMAT DI-50

1962 LA CASA

SUIZA WILD

EXPUSO EN

VIENA, LA

EXPOSICIÓN

INTERNACIONAL

DE TOPOGRAFÍA

Y GEODESIA

SI NO

C. DISTANCIAMIENTOS ELECTRÓNICOS: diferencias entre los primeros y los actuales:

LOS PRIMEROS DISTANCIOMETROS LOS ACTUALES DISTANCIAMETROS

(ESTACIONES TOTALES)

Gran volumen y peso Pequeño volúmenes y peso

Difícil transporte Fácil transporte

Difícil manejo Fácil manejo

Alcance muy grande (de varios km)

Alcance suficiente para la mayoría de los

trabajos topográficos (levantamientos,

replanteos)

Alcance máximo (5000metros)

Precio muy alto Precio asequible



D. CLASIFICACIÓN DE LOS DISTANCIÓMETROS ATENDIENDO AL TIPO DE RADIACIÓN QUE EMITEN

1. Distanciómetros electromagnéticos

- Tipo de radiación: Microondas de radio

- Alcance máximo: 250 km

- Utilización: geodesia

2. Distanciómetros electroópticos.

2.1. De radiación infrarroja

- Tipo de radiación: Infrarroja (invisible)

- Alcance máximo: 5000 m

- Utilización: topografía

2.2. De radiación laser.

- Tipo de radiación: laser visible

(helio-neón)

- Alcance máximo: 60 km

- Utilización: geodesia

E. EMPLEO DE LOS DISTANCIÓMETROS ELECTRÓNICOS La medida de distancias en la práctica está afectada por unas condiciones atmosféricas, como la atmosfera, que no pueden ser medibles como nieblas o lluvia, eso nos va a obligar a reducir el alcance de la distancia por una fuerte niebla. Hay otras condiciones atmosféricas que si son medibles y que hay que tener en cuenta como la presión atmosférica o la temperatura, ambas modifican la velocidad de propagación de la onda y el aparato debe ser informado de esos cambios.

F. CONDICIONES ATMOSFÉRICAS

G. INTERCEPCIÓN OBSTACULOS. TRACKING Se produce cuando hay un obstáculo en el medio, la rama de un árbol, un peatón, y el aparato no continua midiendo porque obstaculiza el infrarrojo, y por lo tanto la distancia medida no es correcta. Los distanciometros electrónicos tienen la posibilidad a voluntad del usuario de medir la distancia a un punto, ofrecer la medida en pantalla, pero es posible que el tipo de trabajo no sea el de medir varios puntos salteados, si no que el prisma se este moviendo, en el caso de un REPLANTEO.

H. PRECISIÓN DE DISTANCIÓMETROS ELECTRÓNICOS Es la expresión de que la distancia que miden no es perfecta, si no que debido a la construcción del aparato y a la distancia del prisma, se producen pequeños errores.

I. ESTACIÓN TOTAL ELECTRÓNICA Integra un distanciómetro electrónico para medir distancias y un goniómetro que mide angulos también de forma electrónica,

J. EMPLEO. ALCANCE K. DATOS QUE PROPORCIONA L. OTRAS PRESTACIONES M. ANÁLISIS DE PRECISIÓN DE ESTACIÓN TOTAL



3. INSTRUMENTOS DE MEDIDA DE DESNIVELES: NIVELES ÓPTICO-

MECÁNICOS, DIGITALES Y LÁSER 1. Fundamento de todo nivel

a. Posición eje número 3 en horizontal

b. Para obtener desniveles

2. Clasificación de los niveles según la diferente forma

de poner el eje 3 en horizontal

— Niveles de plano: antiguos, muchos problemas.

— Niveles de línea: algunos instrumentos actuales

o Descripción: no hay limbo horizontal

(solo en algunos modelos)

o Manejo

— Niveles automáticos:

Se divide en:

o Ópticos mecánicos:

o Digitales:

o Laser:

3. COMPARACIÓN ENTRE UN NIVEL AUTOMÁTICO ÓPTICO MECÁNICO Y NIVEL DIGITAL

Nivel automático óptico mecánico:

- lectura óptica

Elementos de equipo

- 1 nivel automático

- 1 trípode

- 1,2 minas de nivelación (4 o

2 m)

- libreta de nivelación

Nivel digital

- lectura electrónica: más rápida,

unos 3 segundos

Elementos de equipo

- 1 nivel digital

- 1 trípode

- 1,2 miras de nivelación de

código de barras (4 m o de 2

fase)

- baterías

- sistema de registro



Por lo que las ventajas del nivel digital:

Elimina incertidumbre en la lectura de una mira

Elimina equivocaciones de lectura

Elimina errores de transcripción de las medidas en la libreta

Aumentar el alcance entre nivel y la mira.

4. CLASIFICACIÓN DE LOS NIVELES ATENDIENDO A SU PRECISIÓN

1. Niveles de obra o niveles de construcción (niveles de pequeña precisión).


Obras agrícolas.

Obras públicas.

— Obras hidráulicas.

— Trazado de perfiles longitudinales.

— Trazado de perfiles transversales.

— Traspaso de cotas a puntos de una obra en construcción.

— Pequeños replanteos.

Precisión (error kilométrico máximo) ± 6 mm/km

2. Niveles de ingeniero (niveles de mediana precisión).


Cualquier clase de aplicaciones en ingeniería civil. (Incluso de precisión)

Itinerarios de nivelación

Precisión (error kilométrico máximo) ± 2mm/km

3. Niveles de alta precisión (niveles de alta precisión).


Estudio de deformaciones y desplazamientos de estructuras (control de estabilidad).

Montajes de maquinaria.

Nivelaciones topográficas de cualquier orden.

Nivelaciones geodésicas (itinerarios geodésicos).

Precisión (error kilométrico máximo) ± 0,3 mm/km

Miras de invar: Miras fabricadas con un material especial, que nos evita que las

condiciones atmosféricas cambien la precisión de la barra.



5. COMPROBACIÓN DE UN NIVEL

Objetivo de la comprobación del nivel: poder comprobar que realmente el nivel lanza

visuales horizontales (eje nº 3).

Material necesario:

Nivel que deseemos comprobar.

Trípode.

2 miras de nivelación (de 2 mm).

1 cinta métrica.

Pasos a seguir:

1. Situar las miras de nivelación en posición vertical, en dos puntos del terreno A y B

que no disten más de 40 metros entre sí. A continuación, estacional el nivel

exactamente en el punto medio del segmento AB.

2. Tomar lectura en las miras de nivelación y calcular el desnivel Zab existente entre

ambos A y B. Existiendo dos casos

CASO I: NIVEL CORRECTO CASO II: NIVEL DESCORREGIDO

3. Dejar las miras inmóviles en los puntos A y B. Coger el conjunto nivel + trípode y

situarlo en las proximidades de uno de los puntos A o B. (por ejemplo el punto )

Tomar lectura nuevamente en las miras de nivelación. Y volver a calcular el desnivel

entre los puntos A y B



4. Comparar los desniveles:

El desnivel obtenido en el paso 2º por el “método del punto medio”

Y el desnivel obtenido en el paso 3º por el “método del punto extremo”

Si resulta que:

| |-|

| ≤ 2 mm NIVEL CORRECTO

Si en cambio resulta que

| |-|

| > 2 mm NIVEL DESCORREGIDO



4. RECEPTORES DE POSICIONAMIENTO POR SATÉLITE (GPS):

ELEMENTOS. MÉTODOS. APLICACIONES. LÁSER ESCANER: MÉTODOS.

APLICACIONES 4.1. GENERALIDADES SISTEMAS DE POSICIONAMIENTO GLOBAL POR SATÉLITE

SLR: (Satellite Laser Ranging). Medida directa de distancias por pulso láser a satélites

provistos de prismas de reflexión total. VLBI: (Very Long Baseline Interferometry). DOPPLER: Emplea la frecuencia de las señales recibidas para obtener la distancia a los

satélites. GPS: (Global Positioning System). Permite trabajar con:

Sistema Doppler. Medida de fase. Medida directa de distancias.

CONSTELACIONES DE SATÉLITES CONSTELACIÓN DE SATÉLITES GLONASS

Tuvo su desarrollo inicial a principios de la década de los años 80 por parte de la antigua

Unión Soviética (Global Orbiting Navigation Satellite System).

Está constituido por tres sectores fundamentales:

Sector Espacial: es la constelación de satélites propiamente dicha. Está

compuesta por 24 satélites en tres planos orbitales (8 satélites por cada plano),

orbitando a unos 19100 km.

Sector de Control: está compuesto por un Sistema Central de Control y una Red

de Estaciones de Seguimiento y Control. Su finalidad es la de seguir y observar el

estado de los satélites, actualizar los parámetros de navegación de los satélites,

determinar las efemérides y errores de los relojes, etc.

Sector Usuario: compuesto por una antena y un receptor. Es lo que nosotros

empleamos en campo.

En el caso de la constelación Glonass emplea dos portadoras: la L1 (1602-1615.5 MHz)

y la L2 (1246-1256.5 MHz).

Si bien hasta hace relativamente poco tiempo no ofrecía muchas garantías, hoy en día,

su uso combinado con la constelación NAVSTAR ofrece numerosas ventajas.

CONSTELACIÓN DE SATÉLITES GALILEO

Galileo representa el proyecto de Europa para proporcionar un sistema de navegación

por satélite con cobertura global. Gestionado desde sus inicios por la Unión Europa y la

Agencia Espacial Europea, inicialmente se ideó con los siguientes plazos temporales:

1999. Definición del sistema.

2005. Inicio del despliegue y puesta en órbita de los satélites.

2008. Plena capacidad operativa.



LINEAS MAESTRAS:

Se permite la aportación de capital privado.

Cobertura global, aunque dispondrá de un servicio de acceso restringido.

Independiente del sistema Gps, pero complementario y compatible con él.

Control de carácter civil, no militar.

Su finalidad es subsanar o complementar a los sistemas existentes para mitigar

o evitar las lagunas existentes en la actualidad.

NIVELES OPERATIVOS:

Nivel 1: Sistema de acceso abierto, disponible para todo tipo de usuario,

parecido al sistema Gps de hoy en día.

Nivel 2: Sistema de acceso restringido, dirigido a aquellos usuarios que precisan

un nivel de servicio por encima del standard. Este nivel proporciona más

prestaciones, precisiones, etc.

Nivel 3: Sistema de acceso restringido, destinado fundamentalmente a procesos

que en ningún caso se pueden permitir una anomalía o perturbación, tal y como

es el caso de la aviación civil.

CONSTELACIÓN DE SATÉLITES NAVSTAR (GPS)

– El sistema Gps que tiene su base de apoyo en la constelación NAVSTAR

(Navigation Satellite Timing And Ranging) fue ideado y desarrollado por el

Departamento de Defensa de los Estados Unidos, los cuales, el día 22 de Febrero

de 1978 pusieron en órbita el primero de sus satélites.

– Los satélites de la constelación Navstar están orbitando a unos 20200 km de

altitud en seis planos orbitales (cuatro satélites en cada uno de los planos).

– Al igual que el sistema Glonass, presenta tres sectores principales:

SECTOR ESPACIAL

Formado por la constelación de satélites.

La constelación completa está operativa desde Enero de 1994 y está

formada por 24 satélites, de esta forma, garantiza la operatividad a

cualquier hora del día y en cualquier lugar del mundo.

Existen varias formas de identificar a cualquiera de los satélites de la

constelación:

1. PRN o ruido pseudo aleatorio, característico y propio de cada satélite.

Es como su DNI.

2. Número de catálogo NASA.

3. Número de lanzamiento del satélite (SVN).

4. Número IRON, aleatorio, proporcionado por la Junta de Defensa.

5. Número de órbita.

6. Número generado mediante el año de lanzamiento, orden numeral

de lanzamiento en ese año más una letra dependiente del tipo de

satélite enviado al espacio.

7. Número de orden que ocupa en su órbita.



La característica fundamental del sistema Gps es la medida de una forma

extremadamente precisa de la variable tiempo. Así pues, los satélites van

provistos de una serie de osciladores de alta precisión, estabilizados, que en

función de su naturaleza (rubidio, cesio e hidrógeno) ofrecen una precisión

de entre 10-11 y 10-15 en la medida del tiempo.

La frecuencia fundamental del oscilador del satélite es de 10.23 MHz, y el

resto de las frecuencias (L1 y L2) se derivan de esta.

El fin último de emplear dos frecuencias distintas (L1 y L2) es la obtención

del Retardo Ionosférico a partir del retardo observado en cada una de las

frecuencias.

La portadora L1 emite en una frecuencia de 1575.42 MHz con una longitud

de onda de 19.05 cm.

Por su parte, la portadora L2 emite en una frecuencia de 1227.60 MHz con

una longitud de onda de 24.45 cm.

Sobre ambas portadoras se envían un mensaje y dos códigos:

Código C/A (Course Adquisition), emplea la frecuencia fundamental

divida entre 10. Ofrece una precisión de decenas de metros.

Código P (Precise), el cual emplea directamente la frecuencia

fundamental (10.23 MHz). Ofrece una precisión de metros.

Ambos códigos se emplean principalmente en el caso de posicionamientos

absolutos y su utilización fundamentalmente se ciñe al ámbito de la

navegación.

Es importante reseñar que hasta el 2 de Mayo del año 2000, existía un

mecanismo, denominado Disponibilidad Selectiva, por el cual el

Departamento de Defensa de los Estados Unidos degradaba la señal Gps

por medio de la superposición de un código sobre las portadoras. De esta

forma, la posición obtenida vía Gps se podía ver alterada en varios

centenares de metros.

SECTOR USUARIO

El sector usuario hace referencia a cualquier persona que reciba la señal

Gps con un receptor y antena, con la finalidad de determinar su posición.

Las aplicaciones más comunes dentro del segmento usuario son: topografía,

geodesia, control de flotas de vehículos, navegación (tanto marítima como

aérea), etc.

SECTOR DE CONTROL

Este sector es el que se encarga de realizar un seguimiento continuo de los

satélites, calculando de forma precisa su posición, ocupándose de la

transmisión de los datos y un “chequeo diario de la salud de los mismos”.

En el caso de la constelación Navstar, existen cinco estaciones de

seguimiento: Colorado Springs (estación principal), Hawaii, Ascensión,

Kwajalein y Diego García.



PARÁMETRO INDICATIVO DE LA BONDAD DE LA OBSERVACIÓN GPS

Este parámetro indicativo viene reflejado por el DOP (Dilution Of Precision), y refleja la

incertidumbre con la cual estamos dotando de coordenadas a un punto.

Su valor óptimo es 1 (geometría perfecta), siendo prácticamente inalcanzable.

Por encima de un determinado valor de DOP (entorno a 6 o 7), y en función de la finalidad de

las observaciones gps, puede ser aconsejable el abandonar la observación y repetirla o

reocupar la posición con posterioridad.

El valor numérico del DOP viene dado por la distribución geométrica de los satélites de los

que disponemos en un determinado momento sobre nuestro horizonte. Así pues, se puede

obtener un DOP bajo con pocos satélites (5 o 6) siempre y cuando estos estén distribuidos

uniformemente sobre el horizonte, y se puede dar el caso de disponer de un alto número de

satélites (9 o 10) y obtener un DOP alto debido a que la mayoría de ellos estén concentrados

sobre la misma zona del horizonte.

Hay diversos tipos de DOP, y cada casa comercial utiliza uno en concreto. Los más extendidos

son:

GDOP: tiene en cuenta X Y h t.

PDOP: tiene en cuenta X Y h.

TDOP: tiene en cuenta t.

VDOP: tiene en cuenta h.

HDOP: tiene en cuenta X Y.

SISTEMA DE REFERENCIA WGS84. SISTEMA DE REFERENCIA GPS

Es el sistema de coordenadas “natural” del Gps.

Cualquier punto sobre la superficie terrestre puede ser localizado en función de su longitud

(λ), latitud (ϕ) y altura elipsoidal (h).

El sistema de referencia empleado por el GPS es el WGS84 (World Geodetic System 1984).

Dicho sistema de referencia lleva asociado un elipsoide:

Elipsoide Internacional (GRS80)

Semieje mayor (a) = 6.378.137 m.

Semieje menor (b) = 6.356.752 m.

Constante de Gravitación Terrestre:

GM = (3.986.005 ± 0.008) 108 m3 / s2.

Velocidad angular: ω = 7.292.115 1011 rad/s.



El sistema coordenado que se emplea en el sistema de referencia WGS84 es un sistema

cartesiano centrado y fijo en la Tierra, definido por:

Origen: el centro de masas de la Tierra.

Eje X: intersección del meridiano de referencia IERS y

el plano que pasando por el origen es perpendicular al

eje Z.

Eje Y: completando el sistema ortogonal dextrógiro.

Eje Z: en la dirección del Polo Convencional Terrestre

en la época 1984.

CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS GPS

El criterio que se utiliza para realizar la clasificación de los equipos GPS es la precisión que

pueden alcanzar, así como su aplicación.

• NAVEGADORES

Solo reciben datos de código C/A por la portadora L1.

Los equipos para navegación son receptores GPS muy sencillos y de bajo precio.

Son equipos que funcionan autónomamente, no necesitan descargar datos para

conseguir la precisión menor de los 100m.

• GPS SUBMETRICOS

Son receptores GPS con recepción de las mismas observables que las anteriores (L1 solo

código C/A).

La gran diferencia con los anteriores es que ya trabajan diferencialmente, es decir, un

equipo de referencia, grabando datos continuamente y el equipo móvil tomando los

puntos que deseemos levantar ya sea de modo estático o bien cinemático.

Las precisiones que se pueden conseguir oscilan desde los 30 cm a los 10 m, estando

esta precisión en función del modelo de equipo con el que se adquieran los datos y del

software con el que se procese.

Las aplicaciones de estos equipos se encuadran en la cartografía y sistemas de

información geográfica.



• GPS MONOFRECUENCIA DE CODIGO Y FASE

Estos receptores, al igual que los anteriores toman todas sus observables de la

portadora L1, pero con la diferencia de que además de tomar medidas de código C/A

también realizan medida de fase. También trabajan en modo diferencial, es decir, se

necesitan dos receptores tomando medidas simultáneamente, referencia y móvil. La

principal ventaja es el aumento de la precisión en el levantamiento de puntos. Con estos

equipos se pueden realizar posicionamientos Estáticos, Estático Rápido, Stop&Go,

cinemático, y también es posible trabajar en Tiempo Real con la precisión que

proporciona la medida de código. Inicialmente, las precisiones que se pueden esperar de

estos equipos son 1cm+2ppm, lo cual nos permite utilizarlos para aplicaciones

Topográficas.

• GPS DOBLE FRECUENCIA

Se trata de los equipos de mayor precisión y son los equipos por excelencia para

Topografía y Geodesia. Toman observables de ambas portadoras (L1 y L2) emitidas por

los satélites, realizando medidas de Código C/A y P en L1, de código P en L2 y medidas

de fase en L1 y L2. Es decir, el avance que incorporan estos receptores es que

proporcionan la medición sobre la portadora L2.

Los posicionamientos posibles con estos equipos son: Estático, Estático Rápido,

Stop&Go, y Cinemático como métodos de postproceso, ofreciendo, además, la

posibilidad trabajar en Tiempo Real. La principal ventaja con respecto a los equipos

monofrecuencia con medida de fase es un aumento en la precisión hasta 5mm+1ppm y

sobre todo una enorme disminución en los tiempos de observación. Las aplicaciones de

estos equipos abarcan el mundo de la topografía y la geodesia.

4.2. MÉTODOS Y APLICACIONES GPS

POSICIONAMIENTO ABSOLUTO

• Decimos que un posicionamiento es absoluto cuando se calcula la posición del punto

utilizando las medidas de pseudodistancia ya sea procedentes del código C/A o del código P.

• Dependiendo del código que utilicemos conseguiremos una precisión que variará de 15 a 100

m. Este tipo de posicionamiento es utilizado por los equipos llamados navegadores.

• Gracias a los últimos avances tecnológicos y la desaparición de la disponibilidad selectiva,

existen en el mercado receptores que alcanzan precisiones de entre 3 y 5 m en tiempo real.



POSICIONAMIENTO DIFERENCIAL

• Llamamos posicionamiento diferencial cuando están involucrados dos o más instrumentos

GPS, con el fin de eliminar los errores propios del sistema GPS, calculando los incrementos de

coordenadas desde el equipo de referencia o base al móvil.

• Este incremento de coordenadas vendrá dado en el sistema geocéntrico de coordenadas.

• La gran ventaja de este método es que los errores de posicionamiento muy similares o

comunes en ambos puntos, no tienen ninguna influencia en los incrementos de coordenadas.

De esta forma, se eliminan los siguientes errores:

• Retardo ionosférico.

• Error en las efemérides.

• Error reloj satélite.

Dentro del método diferencial y atendiendo al tipo de aplicación, tendríamos que hacer una

nueva clasificación:

– Método diferencial con Código (precisiones de 0.3 m. a 5 m.).

• Estáticos: entidades puntuales y nodos de entidades lineales y de áreas.

• Cinemáticos: Levantamientos de entidades lineales y de área levantados por

tiempo de manera automática.

– Método diferencial con medidas de fase (precisiones de 5 mm. a 30 mm.)

METODOS ESTÁTICOS

Este método se utiliza para distancias largas (por lo general mayores de 20 Km.) y la más alta

precisión. Es la medición clásica de líneas bases.

Consiste en estacionar dos receptores o más receptores en los puntos los cuales queremos conocer

sus coordenadas, almacenar datos y calcular las coordenadas a posteriori en gabinete.

En este tipo de posicionamiento se obtienen soluciones tan redundantes como deseemos, tan solo

deberemos prolongar la observación

• E.M.C. de una línea-base: 3 mm ± 0.5 ppm.

• Método estándar para distancias superiores a 20 Km.

• Precisión de milímetros en líneas-bases cortas.

Tendremos que recordar que las coordenadas que se obtienen están referidas al elipsoide WGS-84,

y como recordamos tendremos que incluir en la medición de esta triangulación, al menos 3 puntos

de coordenadas conocidas en el sistema donde queramos dar nuestras coordenadas (en el caso de

que no sea el mismo WGS84).



Aplicaciones

• Control geodésico.

• Redes Nacionales e internacionales.

• Control de movimientos tectónicos.

• Control de deformaciones.

Ventajas

• Más preciso, eficiente y económico que los métodos topográficos tradicionales.

• Sustituye al método clásico de triangulación.

MÉTODO ESTÁTICO RAPIDO

• La distancia máxima que inicialmente debería haber entre el receptor fijo o referencia y el

móvil es de 20 km aproximadamente.

• La máscara de elevación que se define de forma general es de 15º de elevación y las

épocas de 15 segundos (intervalo de registro de datos, varia de 1 segundo hasta 60

segundos).

• Estacionamiento de una estación de referencia temporal: observa y almacena datos de

todos los satélites a la vista continuamente.

• El Receptor móvil se estaciona en el punto que se pretende levantar.

• Estaremos en el punto el tiempo necesario y que estará en función del número de

satélites, distancia a la referencia, DOP, etc.

• Los tiempos breves de observación posibilitan una precisión de 5 a 10 mm. ± 1 ppm

(EMC).

• Los tiempos de observación son: de 5 a 10 minutos para distancias inferiores a 5 km.

Aplicaciones:

• Levantamientos de control, densificación.

• Determinación de puntos de control, ingeniería civil, bases de replanteo.

• Levantamiento de detalles y deslindes.

• Cualquier trabajo que requiera la determinación rápida de un elevado número de

puntos.

• Apoyos fotogramétricos.



Ventajas:

• Sencillo, rápido y eficiente comparado con los métodos clásicos.

• No requiere mantener el contacto con los satélites entre estaciones.

• Se apaga y se lleva al siguiente punto.

• Reducido consumo de energía.

• Ideal para un control local.

• No existe transmisión de errores ya que cada punto se mide independientemente.

Inconvenientes:

• Presenta problemas de apantallamiento en zonas urbanas, cerca de edificios, debido

al efecto multipath y en general en zonas que nos impidan recibir cuatro o más

satélites.

• Este método de posicionamiento se puede utilizar simultáneamente con el estático,

realizando la triangulación con método estático y la densificación con el estático

rápido.

El tiempo de observación depende de los siguientes factores:

• Longitud de la línea-base.

• Nº de satélites.

• Geometría de los satélites (DOP).

• Ionosfera. Depende de los disturbios de la ionosfera, día/noche.



REOCUPACIÓN

• Este método se utiliza cuando la situación para la observación no es del todo idónea, es

decir, no tenemos 4 satélites como mínimo, o bien, el DOP es superior al permitido (6-8).

• Este método es muy útil cuando el método estático rápido no es posible realizarlo.

• Se realiza de la misma manera que el estático rápido pero estacionando en el punto dos

veces, con una diferencia en el estacionamiento en el punto de una hora. La razón de

hacerlo con una hora de diferencia es porque de esta manera aseguramos que vamos a

recibir al menos 3 satélites distintos. Lo que hace el software es sumar la información de

una y otra observación y lo calcula como si fuese una sola observación.

Alta precisión en dos pasos:

• Estación de referencia temporal: rastrea continuamente.

• Receptor móvil: ocupa cada punto por breves minutos.

• Reocupación después de al menos 1 hora de espera.

• El software combina las observaciones.

• Precisión de una línea-base: 5 a 10 mm + 1 ppm. (EMC)

Aplicaciones

• Las mismas que el estático rápido.

Ventajas

• La precisión depende menos de la constelación de satélites que en el modo estático

rápido.

• Buenos resultados con solo 3 satélites.

• Método ideal cuando las condiciones dadas no son adecuadas para el estático rápido

o cuando por apantallamientos se reduce el número de satélites disponibles.



MÉTODOS CINEMÁTICOS

El receptor de referencia se estaciona siempre en posicionamiento estático, el que se mueve es el

receptor móvil.

CINEMÁTICO

• Como hemos dicho anteriormente, el de referencia siempre estará estático. El móvil se

inicializará de dos formas, con estático rápido o bien partiendo de un punto conocido.

• El intervalo de grabación o de toma de datos se realizará en función a la cantidad de

puntos que queramos levantar.

• Se dice que el mínimo de satélites que tenemos que tener sobre el horizonte es de 5, ya

que de esta forma podremos perder un satélite en el transcurso de la operación de

medición. El valor del DOP nunca debe de exceder 8, aunque para obtener una buena

precisión el valor debería ser 5 o menos.

Medición de trayectorias y de objetos en movimiento.

• Estación de referencia temporal: rastrea continuamente.

• Estación móvil en un vehículo, embarcación, plataforma, etc.

• Antes de desplazarlo, algunos minutos de observación estática en el punto inicial

para determinar las coordenadas de salida u ocupar un punto de coordenadas

conocidas durante 2 segundos.

• Mediciones en intervalos preseleccionados, por ejemplo: 1, 2, 5 seg, etc.

• Precisión de una línea-base:

• 1 a 3 cm + 1 ppm (EMC) posición.

• 2 a 3 cm + 1 ppm. Altimetría.

Aplicaciones:

• Determinación de la trayectoria de objetos en movimiento.

• Levantamientos de ejes de carreteras y ferrocarriles.

• Medición de perfiles transversales.

• Levantamientos hidrográficos, batimetría.

Ventajas:

• Mediciones continuas rápidas y económicas.

Desventaja:

• Debe mantenerse el contacto con los satélites.



STOP & GO

• Es un tipo de estacionamiento muy parecido al cinemático, la diferencia principal es que

aquí realizaremos una parada para levantar el punto en cuestión, nos detendremos

durante 2 épocas (10 segundos por lo normal) almacenaremos la información del punto

(nombre atributo, etc.) y seguiremos sin perder señal de los satélites, hacia el siguiente

punto.

• El método para inicializar este posicionamiento es igual que para el cinemático. Bien con

un punto conocido, o partir de un punto con un estático rápido, luego mantendremos

durante la observación el seguimiento sobre los satélites.

• La antena ha de ir lo más vertical posible con el fin de no perder la señal de los satélites.

• En el caso de perder señal de los satélites deberemos comenzar una nueva secuencia.

Es el método ideal para levantamientos.

Estación de referencia temporal: Colocaremos la estación de referencia en un punto

recibiendo datos cada 5 segundos con método estático.

Receptor móvil: Se comenzará con la inicialización de la cadena con pocos minutos de

observación (de 5 a 10 minutos, si no conocemos las coordenadas del punto y 30

segundos si ya se ha observado previamente el punto):

• Durante el cambio de estación debe mantenerse el contacto con los satélites.

• Se para solo dos épocas (10 segundos) en los puntos 2, 3, 4, … n.

• Precisión de línea-base. 1 a 2 cm + 1 ppm (EMC)

Aplicaciones:

– Levantamientos de detalles e ingeniería civil.

– Levantamientos de carreteras, conductos, fronteras.

– Modelos digitales del terreno.

– Medición de puntos situados en un espacio reducido.

Ventajas:

– Rápido y económico.

– El método más rápido para levantar puntos de detalle con GPS.

– Puede emplearse mientras se camina o se desplaza en vehículo.



RTK (Real Time Kinematic)

• Esta es la última innovación en las técnicas de medida GPS. Consiste en obtener

coordenadas en tiempo real en el sistema de referencia adoptado previamente.

• En la actualidad, la topografía con métodos de medición GPS está cada vez más arraigada

y comienza a sustituir a los métodos clásicos de medición, como por ejemplo redes

locales, triangulaciones, apoyos fotogramétricos, bases de replanteo, etc. Todo esto ha

sido gracias al desarrollo de técnicas introducidas en los últimos cinco años y explicadas

anteriormente, Estático Rápido, Stop&Go, Cinemático, etc. Debido a que la constelación

de se ha completado con 24 satélites es posible llevar a cabo posicionamientos en los que

las condiciones de cobertura son más estrictas, de esta manera tenemos una cobertura de

24 horas al día en cualquier parte del mundo.

• Todos los avances tecnológicos efectuados en las técnicas de medición GPS se dirigen

hacia estar el menor tiempo posible en la toma del punto y tener el resultado en el propio

campo. Hasta ahora este tipo de trabajo quedaba reservado a los métodos clásicos

(Estaciones Totales). Sin embargo mediante el Tiempo Real en el GPS, podremos utilizar

éste de manera similar a una Estación Total: Obtención de coordenadas al instante con

precisión de 1 cm + 2ppm. Esto quiere decir que podremos utilizar nuestro equipo GPS

para trabajos de replanteo.

Dejando a buen recaudo el equipo de referencia, podremos decir que es un sistema que necesita

un solo operador. Con la gran ventaja añadida de poder trabajar a grandes distancias de la

referencia, es decir, tan lejos como la cobertura de radio nos permita. Y por lo tanto, evitar perder

tiempo en la tediosa tarea de los cambios de estación, propio de un método de medición clásica, en

el que la intervisibilidad es imprescindible.

Por otra parte, debemos de tener en cuenta, que es posible trabajar en el mismo área,

simultáneamente y de forma independiente, varias estaciones móviles, apoyándose de esta

manera sobre la misma referencia.

La técnica GPS en tiempo Real resulta especialmente productiva en aplicaciones donde se han de

medir o replantear cientos o miles de puntos en áreas con el horizonte despejado.

Equipo GPS de Referencia.

• El receptor de referencia captará todos satélites a la vista.

• El receptor envía los datos observados al Radio-módem.

– El radio-modem transmitirá todos los datos observados al equipo/s móvil/es.



Receptor móvil

• El Radio-Módem recibirá los datos enviados por equipo de referencia.

• El receptor móvil buscará todos los satélites a la vista.

• El receptor trabaja y calcula con los datos de su posición más la información recibida

de la referencia.

• Fijas las ambigüedades de todos los satélites comunes. Con las técnicas actuales, este

proceso no supera los 10 segundos.

• El receptor calcula las coordenadas de su posición y las muestras con un control de

calidad asociado. A partir de fijar las ambigüedades, el equipo proporciona posición

precisa a un intervalo de hasta 0.1 segundos

Características y particularidades del sistema.

• Es conveniente tener en cuenta varias características para poder evaluar las

posibilidades de un receptor GPS RTK. Al igual que en el apartado anterior vamos a

desglosarlo en receptores Referencia y Móvil.

Receptor de referencia RTK

• Como ya hemos comentado, el funcionamiento del sistema RTK está basado en un

radioenlace entre equipo de Referencia y Móvil, si este no se produce, simplemente

no hay RTK. El receptor de referencia va equipado con un radiomodem que se

encarga de esta función. Este radiomodem debe cumplir las siguientes

características:

– Suficiente potencia de emisión, de forma estándar suelo oscilar entre 0.5 y 1 W

– Es fundamental el tipo de antena con la que se trabaje, ésta debe estar

calibrada adecuadamente a la frecuencia de trabajo y ofrecer la mayor

ganancia posible, todo ello redundará en el alcance y por lo tanto en una

mayor área de cobertura.

– Homologación del mismo por la administración correspondiente (p. ej.:

Dirección General de Telecomunicaciones).

• Es importante también considerar meticulosamente la ubicación de la estación de

referencia. Idealmente, debería de cumplir dos condiciones:

– Horizonte completamente despejado, libre de obstrucciones físicas y evitando

en lo posible la cercanía a radiotransmisores potentes.

– Elevación, una estación de referencia RTK conviene que esté lo más alta

posible, intentando que domine el área de trabajo. Esta es la condición más

importante para asegurar el mayor alcance de nuestro radioenlace.



• Alternativamente, existen receptores GPS que pueden realizar este radioenlace

mediante telefonía móvil GSM. Es decir, en vez de utilizar radiomodem, este se

sustituye por un teléfono móvil que nos asegurará la conexión con la referencia,

mientras haya cobertura por el operador de telefonía. E incluso existen receptores

GPS que pueden combinar ambas tecnologías simultáneamente, el usuario deja

configurado el receptor de referencia con ambos sistemas y es en el equipo móvil

donde elegiremos el tipo de comunicación (radiomodem o GSM) según las

condiciones de cobertura.

Conseguir una cobertura completa del radioenlace, no siempre es posible, sobre todo

si nuestro trabajo consiste en levantamientos a lo largo de obras lineales de muchos

km. Este sería el caso de un apoyo o de un levantamiento de base4s de replanteo

para una carretera. En esta situación la única alternativa, es la implantación de

estaciones de referencia temporales, en donde la estación de referencia se va

trasladando a puntos a lo largo del levantamiento que cumplan las condiciones antes

descritas para una estación de referencia. En estos casos resulta particularmente útil

la reversibilidad de función de equipo de referencia y equipo móvil. Es decir, la

capacidad de funcionar todos los receptores GPS de un sistema, tanto como estación

de referencia como estación móvil. De este modo es posible el trasladar el equipo de

referencia directamente a la siguiente estación, sin haber calculado previamente su

posición. Y una vez estacionado allí, calcular la posición como si fuese un equipo

móvil (temporalmente), recibiendo las correcciones del equipo móvil que está

estacionado en la última estación levantada, funcionado como equipo de referencia

(temporalmente). Esta capacidad, nos puede hacer ahorrar mucho tiempo en

desplazamientos.

RECEPTOR MÓVIL RTK

Un receptor móvil RTK, al igual que el receptor de referencia, estará dotado de un

radiomodem. La función del mismo será recibir los datos emitidos por la estación de

referencia, con el fin de procesarlos junto con los datos correspondientes a su situación, y de

este modo calcular con precisión su posición.

En un receptor móvil consideraremos las siguientes características que influirán

directamente en su productividad.

1.- Radiomodem, se encargará de recibir y proporcionar al GPS los datos emitidos de la

referencia. Deberá tener la mayor capacidad de recepción posible, así como un bajo

peso y consumo, ya que forma parte del sistema que el usuario a de transportar

continuamente. Si el consumo es bajo, será necesaria menos batería y por lo tanto

menor peso a igual autonomía. También es importante que disponga de la función de

emisor y de receptor, esto nos posibilitará la reversibilidad de función como referencia o

como equipo móvil indistintamente. Esta última característica también proporciona, en

el caso de trabajar con tres receptores (1 referencia + 2 móviles) la posibilidad de

sustituir al equipo de referencia ante una hipotética avería. Esto puede ser muy

importante en instalaciones en la que existe un receptor de referencia dando servicio a

varios receptores móviles, si se produce una avería en el equipo de referencia, todos los

equipos móviles quedarían inutilizados.



2.- Antena de radiomodem. Será fundamental trabajar con antenas de la mayor ganancia

posible, pues esto redundará en una mayor distancia de trabajo con respecto a la

referencia.

3.- Actualización de la posición y Latencia. El receptor móvil nos proporcionará posición

precisa, pero es muy importante tener en cuenta dos características, la actualización y la

latencia. La actualización consiste en el número de posiciones por segundo que calcula

el receptor, pero el cálculo de esa posición necesita un tiempo, lo que se traduce en un

retardo denominado Latencia. A efectos prácticos, la Latencia sería el tiempo que tarda

el receptor en informarnos de que nuestra posición ha cambiado. Por ejemplo, si

estamos realizando el último tanteo en el replanteo de un punto, estaremos a pocos

centímetros del mismo, y siguiendo las indicaciones del equipo nos moveremos en la

dirección adecuada para llegar a ese punto. Pues bien, desde que iniciamos ese último

movimiento hasta que el equipo detecta el movimiento y nos informa del mismo, lo

denominamos Latencia, y lógicamente va a influir en la velocidad de replanteo. El valor

de la latencia varía según la tecnología de la que disponga el sistema; en los primeros

receptores RTK que salieron al mercado, la latencia llegaba a ser de 2 o 3 segundos, y

tenían una actualización de 1 posición por segundo. Hoy en día existen en el mercado

receptores con actualizaciones de 10 Hz (10 posiciones por segundo) y con latencias de

0.05 segundos (la percepción del usuario es de posición instantánea).



FORMATOS DE FICHEROS GPS

RINEX. FORMATO INDEPENDIENTE DE INTERCAMBIO (Receiver INdependent EXchange

Format)

La necesidad de combinar distintos tipos de receptores de distintas casas comerciales, de

distintas versiones, en el mismo proyecto, y calcular los datos con un mismo programa se

convierte en una de las primeras necesidades.

El formato RINEX satisface esta necesidad de intercambio de información registrada por

equipos de posicionamiento por diferentes satélites, ya sean GPS, TRANSIT, GLONASS o

combinados.

A menudo el topógrafo, que quiere combinar los datos de los diferentes tipos de receptores,

tienen que estar familiarizado con ciertas características, tiene que conocer la amplitud y

restricciones de los procesos posteriores del programa de cálculo que se utiliza y finalmente,

tiene que tener la suficiente experiencia en los cálculos de GPS para determinar los resultados

finales.

La versión 2 de RINEX se presentó tras la revisión de la primera versión durante el segundo

Symposium Internacional de Posicionamiento de Precisión con GPS, en Ottawa, Canadá, en

Septiembre de 1990.

Formato De Los Ficheros Rinex

Los ficheros RINEX se denominan por convención de la siguiente forma:

SSSSDDDF.YYT

donde:

SSSS... Primeros cuatro caracteres del nombre de la estación.

DDD… Día del año, empezando a contar desde el primer día del año.

F…. Sesión

YY…. Los dos últimos dígitos del año.

T… Tipo de fichero:

O… Fichero de observación

N… Fichero de navegación

M… Fichero meteorológico

TEMA 2: INSTRUMENTOS TOPOGRÁFICOS · Topografía UPM - ETSIC 1 © Adrián de la Torre Isidoro TEMA...

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