Trabajo de Topo II - Yenson

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

1

1 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez

DEDICATORIA

Tú eres lo más lindo

Que me ha pasado en la vida y eres

Tan increíble que a veces pienso

Que todo es un sueño, Jocabet



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INDICE



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1. INTRODUCCION A LA GEOMATICA

1.1. GEOMATICA

1.1.1. DEFINICION

Geomática es un campo de actividades que, usando una aproximación

sistémica, integra todos los medios para adquirir y manejar datos

espaciales requeridos como parte de actividades científicas,

administrativas, legales y técnicas que se preocupan de la producción y

manejo de información espacia".

"La definición más elemental de Geomática aparece como una integración

de percepción remota, sistema de posicionamiento global y sistemas de

información geográfica" (Universidad Estatal de Colorado, Estados Unidos.

1997).

Entonces tomando en cuenta estos dos conceptos podríamos decir, que la

geomática es un proceso que involucra adquisición, manejo, análisis y

procesamiento de datos denominados espaciales obtenidos de

plataformas espaciales.

La observación terrestre a través de sensores remotos se realiza mediante

el uso de distintos tipos de plataformas.

Las plataformas espaciales (satélites) transportan una amplia variedad de

sensores tanto pasivos como activos,

cuyas resoluciones espaciales, ángulos

de toma, periodicidad de sus órbitas y

diseño espectral, hacen posible en la

actualidad el desarrollo de aplicaciones

que cubren prácticamente todo el

espectro de necesidades del ser

humano.

Sensores Pasivos: Recibe la energía reflejada o emitida por la Tierra

cuando es iluminada por el Sol.

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Sensores Activos: Produce su propia energía para “iluminar” el objeto.

La geomática es utilizada en todas las áreas

que dependen de la geo información, como

ordenamiento del territorio, inventario y

evaluación general de recursos, planificación

ambiental, manejo de desastres, investigación

aplicada entre otros.

1.1.2. APLICACIÓN

A manera de conclusión podemos decir que la geomática es el conjunto

multidisciplinario de ciencias y tecnologías que tratan de la adquisición,

procesamiento, análisis y modelado, de información referenciada

geográficamente, así como de sus atributos no espaciales.

Entre sus aplicaciones principales se ubican el inventario y planificación de

uso de recursos naturales e infraestructura del territorio, planeación y

optimización en la distribución de centros estratégicos y de servicios,

simulación de escenarios y modelado espacial.

Caracas 2005; Satélite Taiwanés Formosat-2; pancromático 2 m

http://1.bp.blogspot.com/_Wsd17BFsRR4/R98OxgohoiI/AAAAAAAAAAc/T4V_DvLDFwQ/s1600-h/tdt4.jpg



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Algunas Disciplinas incluidas en la gemática son:

Cartografía: representación de atributos sobre la superficie de la tierra, en

una superficie plana, a manera de mapa.

Fotogrametría: recuperación de información cualitativa y cuantitativa a

partir de fotografías aéreas.

Sistema de Posicionamiento Global: ubicación, medición y localización

precisa de objetos sobre la superficie de la tierra.

Percepción Remota: recuperación de información cualitativa y cuantitativa

y modelado de escenarios a partir de imágenes multiespectrales de satélite

y otros datos raster.

Sistemas de Información Geográfica: integración, análisis, modelado y

despliegue de información geográfica y sus atributos.

Actualmente, debido a los avances agigantados de la tecnología, el campo

de la geomática está siendo utilizado en muchas áreas del saber, razón por

la cual muchas las instituciones que están haciendo uso de estas

herramientas.

1.2. PROYECCIONES CARTOGRAFICAS

La proyección cartográfica o proyección geográfica es un sistema de

representación gráfico que establece una relación ordenada entre los puntos

de la superficie curva de la Tierra y los de una superficie plana (mapa). Estos

puntos se localizan auxiliándose en una red de meridianos y paralelos, en forma

de malla. La única forma de evitar las distorsiones de esta proyección sería

usando un mapa esférico pero, en la mayoría de los casos, sería demasiado

grande para que resultase útil.

En un sistema de coordenadas proyectadas, los puntos se identifican por las

coordenadas cartesianas (x e y) en una malla cuyo origen depende de los

casos. Este tipo de coordenadas se obtienen matemáticamente a partir de las

coordenadas geográficas (longitud y latitud), que son no proyectadas.

Las representaciones planas de la esfera terrestre se llaman mapas, y los

encargados de elaborarlos o especialistas en cartografía se denominan

cartógrafos.



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1.2.1. PROPIEDADES DE LAS PROYECCIONES CARTOGRÁFICAS

Se suelen establecer clasificaciones en función de su principal propiedad;

el tipo de superficie sobre la que se realiza la proyección: cenital (un plano),

cilíndrica (un cilindro) o cónica (un cono); así como la disposición relativa

entre la superficie terrestre y la superficie de proyección (plano, cilindro o

cono) pudiendo ser tangente, secante u oblicua. Según la propiedad que

posea una proyección puede distinguirse entre:

proyecciones equidistantes, si conserva las distancias.

proyecciones equivalentes, si conservan las superficies.

proyecciones conformes, si conservan las formas (o, lo que es lo

mismo, los ángulos).

No es posible tener las tres propiedades anteriores a la vez, por lo que es

necesario optar por soluciones de compromiso que dependerán de la

utilidad a la que sea destinado el mapa.

1.2.2. TIPOS DE PROYECCIONES CARTOGRÁFICAS

1.2.2.1. CILÍNDRICA

La proyección de Mercator, que revolucionó la cartografía, es

cilíndrica y conforme en ella, se proyecta el globo terrestre sobre

una superficie cilíndrica. Es una de las más utilizadas, aunque por

lo general en forma modificada, debido a las grandes distorsiones

que ofrece en las zonas de latitud elevada, lo que impide apreciar

a las regiones polares en su verdadera proporción. Es utilizada en

la creación de algún mapamundi. Para corregir las deformaciones

en latitudes altas se usan proyecciones pseudocilíndricas, como

la de Van der Grinten, que es policónica, con paralelos y

meridianos circulares. Es esencialmente útil para ver la superficie

de la Tierra completa.

Proyección de Mercator

Proyección de Peters



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1.2.2.2. CÓNICA

La proyección cónica se obtiene proyectando los elementos de la

superficie esférica terrestre sobre una superficie cónica tangente,

situando el vértice en el eje que une los dos polos. Aunque las

formas presentadas son de los polos, los cartógrafos utilizan este

tipo de proyección para ver los países y continentes. Hay diversos

tipos de proyecciones cónicas:

Proyección cónica simple

Proyección conforme de Lambert

Proyección cónica múltiple

1.2.2.3. AZIMUTAL, CENITAL O POLAR

En este caso se proyecta una porción de la Tierra sobre un plano

tangente al globo en un punto seleccionado, obteniéndose una



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imagen similar a la visión de la Tierra desde un punto interior o

exterior. Si la proyección es del primer tipo se llama proyección

gnomónica; si es del segundo, ortográfica. Estas proyecciones

ofrecen una mayor distorsión cuanto mayor sea la distancia al

punto tangencial de la esfera y el plano. Este tipo de proyección

se relaciona principalmente con los polos y hemisferios. Tipos de

proyecciones:

Proyección ortográfica

Proyección estereográfica

Proyección gnomónica

Proyección azimutal de Lambert

1.2.2.4. MODIFICADAS

En la actualidad la mayoría de los mapas se hacen a base de

proyecciones modificadas o combinación de las anteriores, a

veces, con varios puntos focales, a fin de corregir en lo posible las

distorsiones en ciertas áreas seleccionadas, aun cuando se

produzcan otras nuevas en lugares a los que se concede

importancia secundaria, como son por lo general las grandes

extensiones de mar. Entre las más usuales figuran la proyección

policónica de Lambert utilizada para fines educativos, y los

mapamundis elaborados según las proyecciones Winkel-Tripel

(adoptada por la National Geographic Society1 ) y Mollweide, que

tienen forma de elipse y menores distorsiones.



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1.2.2.5. CONVENCIONALES

Las proyecciones convencionales generalmente fueron creadas

para representar el mundo entero (mapamundi) y dan la idea de

mantener las propiedades métricas, buscando un balance entre

distorsiones, o simplemente hacer que el mapamundi "se vea

bien". La mayor parte de este tipo de proyecciones distorsiona las

formas en las regiones polares más que en el ecuador:

La proyección de Robinson fue adoptada por la National

Geographic Magazine en 1988 pero abandonada alrededor de

1997 a cambio de la proyección de Winkel-Tripel.

Proyección de Aitoff

Proyección de Bernard J.S. Cahill

Proyección de Dymaxion

Proyección de Goode

Proyección de Kavrayskiy VII

Proyección cilíndrica de Miller

Proyección de Robinson

Proyección de Van der Grinten

Proyección de Wagner VI

Proyección de Waterman

Proyección de Winkel-Tripel

1.3. PROYECCIONES EQUIVALENTES Y CONFORMALES

1.3.1. MARCATOR

Si cualquiera de nosotros cierra los ojos y piensa en un mapa del mundo,

lo más probable es que lo que nos venga a la mente sea un mapa

dibujado utilizando la proyección de Mercator. Sin duda ha sido, y sigue

siendo, la forma más popular de dibujar la superficie de la Tierra en un

papel. Esta proyección fue desarrollada por el cartógrafo y geógrafo

flamenco Gerardus Mercator, que la presentó en el año 1569 con la

intención de que fuera utilizada en la navegación marítima. Su principal

ventaja es que las líneas de rumbo constante (es decir, líneas que forman

un ángulo constante con los meridianos) son representadas con

segmentos rectos. Sobre la superficie curvada de la Tierra eso no es así,



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de modo que la utilidad del mapa a la hora de recorrer grandes distancias

en barco está clara.

Mapa del mundo según la proyección de Mercator. De Wikipedia.

La proyección de Mercator es lo que se conoce como una proyección

cilíndrica. Explicado de una manera tan básica como poco precisa, para

hacer una proyección cilíndrica de la superficie de la Tierra, tenemos que

asumir que nuestro planeta tiene forma esférica, y situarlo dentro de un

cilindro de papel que sea tangente al Ecuador. Una vez hecho esto,

trazamos líneas rectas desde el centro de la Tierra en todas las

direcciones. Cada línea atravesará la superficie de la Tierra en un punto.

Si seguimos avanzando por dicha línea acabaremos topando con el

cilindro. Así, cada punto de la superficie de la Tierra está representado

por un punto en el cilindro. Una vez que hemos terminado de dibujar,

recortamos nuestro cilindro por el meridiano de longitud 180º (o por donde

mejor nos apetezca) lo desdoblamos y ya tenemos nuestro mapa. Este

proceso resulta inevitablemente en que la dimensión horizontal se va

estirando paulatinamente según nos vamos separando del Ecuador, tanto

que al llegar a las cercanías de los polos el mapa pierde toda su utilidad.

De hecho, los polos ni siquiera pueden ser representados. Si además

queremos que los paralelos de nuestro mapa estén separados por una

distancia determinada (por ejemplo, para que sean equidistantes entre

sí), deberemos ajustar además la dimensión vertical.

Existe una amplia variedad de proyecciones cilíndricas sobre las que se

introducen variaciones según diversos criterios, normalmente

dependiendo de la utilidad que se le quiera dar al mapa. En el caso

particular de la proyección de Mercator, la separación entre paralelos está

ajustada de manera que, como decía más arriba, las líneas de rumbo

constante o loxodrómico se puedan representar como segmentos rectos.

A pesar de resultar ventajoso para la navegación, el mapa de Mercator

tardó en establecerse como estándar para los marinos por estar

adelantado a su tiempo, y no fue hasta al siglo XVIII que se adoptó

totalmente para su uso en la navegación, con la invención del cronómetro

marino y con la determinación de la distribución espacial de la declinación

magnética. No obstante, una vez que llegó a ese estatus, lo hizo para

quedarse, y la enorme mayoría de las representaciones de la superficie



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de la Tierra que se encuentran en atlas, pósteres y libros de texto están

aún hoy en día, basadas en esa proyección.

Como todos los mapas que tratan de representar la superficie de la Tierra,

que es más o menos esférica, en un plano, el de Mercator tiene también

sus inconvenientes. Según nos alejamos del Ecuador, tanto la dimensión

horizontal como la vertical se van estirando paulatinamente, y el mapa se

va deformando, de modo que comparar los tamaños de objetos situados

cerca del Ecuador con objetos en latitudes altas puede llegar a ser muy

engañoso. Por ejemplo, el mapa de Mercator representa a Groenlandia y

a África más o menos del mismo tamaño, cuando en realidad África tiene

una superficie 14 veces mayor que la de Groenlandia; Alaska también

parece mayor que Brasil, pero en realidad es unas 5 veces más pequeña.

Con todo esto, la proyección de Mercator ha gozado de una enorme

popularidad, quizá debido a que su forma rectangular la hace estética y

conveniente a la hora de hacer pósteres con ella o colocarla en las

páginas de un libro. Sin embargo, como decía al principio de este artículo,

las distorsiones que provoca en los tamaños relativos de los continentes

han provocado numerosas críticas más desde un punto de vista político

que meramente cartográfico.



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1.3.1.1. CRITICAS AL MAPA DE MERCATOR

En este mundo en que vivimos, los países más desarrollados y

que manejan más dinero están situados bastante al norte del

Ecuador, mientras que los países que están menos desarrollados

se sitúan alrededor del Ecuador. Como hemos visto, cuanto más

lejos del Ecuador nos situamos, más deformado está el mapa y

más grandes aparecen los países. Así, los países más

desarrollados están representados con un tamaño

desproporcionadamente grande en comparación con los menos

desarrollados, Además, esta deformación está hecha de una

manera interesada. Esta visión fue popularizada por el historiador

y periodista Arno Peters. Haciendo las pocas búsquedas en

Google en las que me baso para escribir esto resulta difícil

diferenciar lo que dijera Arno de lo que dicen sus seguidores hoy

en día. En cualquier caso, las críticas desde el punto de vista

político y social al mapa de Mercator se suelen resumir en estos

dos puntos. Primero, como señalé antes, los países desarrollados

están representados con un tamaño proporcionalmente mayor

que el que tienen, y esto está hecho de forma intencionada (o al

menos se ha puesto intención en no corregirlo) para ningunear a

los países pobres. Segundo, y esto ya es algo que me cuesta más

creer que fuera dicho originalmente por Peters, el mapa de

Mercator da más peso al hemisferio norte que al sur, colocando la

línea del Ecuador no en la mitad del mapa, sino un poco más

abajo, de manera que el hemisferio norte ocupa 2/3 de la

superficie del mapa, y el sur 1/3.

Sobre la primera de la alegaciones, ya hemos visto que no se trata

de nada intencionado, sino de una consecuencia directa del

método empleado para confeccionar el mapa. No es una cuestión

de racismo, como se llega a decir por ahí, sino de la técnica

empleada para la construcción del mapa. De hecho, si los países

en vías de desarrollo no estuvieran cerca del Ecuador, sino en el

Hemisferio Sur, su tamaño sería más fácilmente comparable al de

los países desarrollados (y viceversa). Además de esto, hay



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algunas cuestiones más que son interesantes con respecto a esta

crítica. Por ejemplo, ¿qué pasa con países como Australia, que

están desarrollados, pero aparecen más pequeños de lo que

debieran? ¿Qué pasa con los países de Oriente Medio o Asia,

como Kazajistán, Mongolia o si me apuras hasta Afganistán, que

están representados más grandes de lo que debieran?

En cuanto a la segunda de las alegaciones, un rápido vistazo al

mapa de Mercator que puse un poco más arriba basta para ver

que es, directamente, falsa. Si hacemos una rápida búsqueda de

los términos “proyección Mercator” en Google imágenes,

podemos aclarar un poco más este asunto. De las veinte primeras

imágenes del mapa de Mercator que me salieron a mí, once

mostraban el mapa de Mercator tal y como aparece en la imagen

superior, y nueve mostraban el mapa de Mercator con el Ecuador

situado por debajo del centro de la imagen. En estas últimas lo

que ocurre es que se ha eliminado la Antártida y parte del océano

hasta la altura de la parte más meridional de América del Sur.

Supongo que es sólo que se intenta representar la parte habitada

de la Tierra. Es decir, son mapas incompletos, no es que la

proyección de Mercator sea tendenciosa ni racista.

En cualquier caso, Arno Peters no se limitó a las críticas y propuso

una alternativa que a su parecer representaba más

equitativamente a todos los continentes: el mapa de Gall-Peters.

1.3.2. GALL-PETERS

Para empezar, es necesario aclarar por qué el mapa que popularizó

Peters en los años setenta del siglo pasado se llama mapa de Gall-

Peters. Aparentemente, Arno Peters llegó por su cuenta en 1967 al

mismo mapa que había presentado en 1885 frente a la Asociación

Británica para el Avance de la Ciencia el clérigo escocés James Gall.

Aunque se le suele llamar con el nombre de uno u otro de los autores

según el propósito que se busque, la denominación Gall-Peters parece

ser la dominante, y parece más justa también.

Mapa del mundo según la proyección de Gall-Peters



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La proyección de Gall-Peters es también una proyección cilíndrica, con

todos los problemas que indiqué anteriormente que tienen estas

proyecciones. La ventaja que tiene la proyección de Gall-Peters es que

es una proyección que conserva las áreas. Esto quiere decir que la

dimensión vertical del mapa se estira o encoge de una manera particular

para conseguir que el área de los objetos se conserve, a costa de producir

una fuerte distorsión en la forma de los continentes. Así, se pueden

comparar tamaños de objetos distantes entre sí tan bien como si

estuviéramos mirando en el globo. Aparentemente, cuando Gall propuso

esta proyección por vez primera, no alcanzó una enorme popularidad que

digamos. En cambio, Arno Peters tuvo más suerte y logró incluso que la

ONU adoptara su proyección. Este éxito fue, como ya se ha dicho, más

debido a cuestiones políticas y sociales que a méritos cartográficos. Es

decir, que ahora sí que se pueden comparar directamente los tamaños

de países desarrollados con los de países en vías de desarrollo. Esta

mapa alcanzó una enorme popularidad en los años setenta del siglo

pasado y, de hecho, suele ser el utilizado por grupos religiosos o de

ayuda al desarrollo.

Por supuesto, la proyección de Peters también tiene sus desventajas. Se

puede considerar una alternativa a la proyección de Mercator, pero,

desde luego, no es la solución. Al ser una proyección cilíndrica, produce

una deformación de los continentes a medida que cambiamos de latitud.

En este caso particular, esta distorsión ocurre al alejarnos de las latitudes

45º N y 45º S. Conviene ver la indicatriz de Tissot de este mapa para

hacerse una idea de dicha deformación. Se ha dicho de esta proyección

que “recuerda vagamente a unos calzoncillos de invierno húmedos y

andrajosos colgados a secar del Círculo Polar Ártico”. También que “no

es mejor que cualquiera de los mapas que se han utilizado en los últimos

400 años”.

Al parecer, la comunidad cartográfica, con toda la polémica, se hartó de

que se considerara que la proyección de Gall-Peters era la solución al

problema y una representación fiel del mapa mundial. En 1989 siete

asociaciones cartográficas profesionales americanas (entre otras la

American Cartographic Association, el National Council for Geographic



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Education, la Association of American Geographers, y la National

Geographic Society) publicaron una propuesta que aconsejaba

abandonar en la medida de lo posible cualquier representación cilíndrica

(traduzco):

EN TANTO QUE, la tierra es redonda con un sistema de

coordenadas compuesto enteramente por círculos, y

EN TANTO QUE, los mapas planos del mundo son más útiles que

los globos terráqueos, pero aplanar la superficie del globo

necesariamente provoca grandes cambios en la apariencia de los

rasgos de la Tierra y sus sistemas de coordenadas, y

EN TANTO QUE, los mapas del mundo tienen un poderoso y

duradero efecto en la impresión popular de las formas y los tamaños

de las tierras y los mares, su disposición y la naturaleza del sistema

de coordenadas, y

EN TANTO QUE, ver frecuentemente un mapa distorsionado tiende

a hacerlo “parecer correcto”,

POR TANTO, exhortamos a los editores de libros y mapas, los

medios de comunicación y las agencias gubernamentales a que

dejen de utilizar mapas del mundo rectangulares para propósitos

generales y exhibiciones artísticas. Dichos mapas promueven

concepciones seriamente erróneas mediante la distorsión severa de

grandes secciones del mundo, mostrado la Tierra redonda como si

tuviera bordes rectos y esquinas afiladas, representando la mayoría

de las distancias y rutas directas de un modo incorrecto, y

representando el sistema de coordenadas circular como una red

cuadrada. El mapa del mundo rectangular más extendido es el de

Mercator (que es, en realidad, un diagrama de navegación diseñado

para cartas de navegación), pero otros mapas rectangulares del

mundo que han sido propuestos como reemplazos del mapa de

Mercator también muestran una imagen enormemente distorsionada

de la Tierra esférica.



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1.4. COORDENADAS GEOGRAFICAS

Las coordenadas geográficas son un sistema de referencia que utiliza las dos

coordenadas angulares, latitud (Norte y Sur) y longitud (Este y Oeste) y sirve

para determinar los ángulos laterales de la superficie terrestre (o en general de

un círculo o un esferoide). Estas dos coordenadas angulares medidas desde el

centro de la Tierra son de un sistema de coordenadas esféricas que están

alineadas con su eje de un sistema de coordenadas geográficas incluye un

datum, meridiano principal y unidad angular. Estas coordenadas se suelen

expresar en grados sexagesimales:

La latitud mide el ángulo entre cualquier punto y el ecuador. Las líneas de latitud

se denominan paralelos. La latitud es el ángulo que existe entre un punto

cualquiera y el Ecuador, medida sobre el meridiano que pasa por dicho punto.

La distancia en km a la que equivale un grado de dichos meridianos depende

de la latitud, a medida que la latitud aumenta disminuyen los kilómetros por

grado. Para el paralelo del ecuador, sabiendo que la circunferencia que

corresponde al Ecuador mide 40.075,004 km, 1º equivale a 111,319 km.1

La latitud se suele expresar en grados sexagesimales.

Todos los puntos ubicados sobre el mismo paralelo tienen la misma latitud.

Aquellos que se encuentran al norte del Ecuador reciben la denominación Norte

(N).



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Aquellos que se encuentran al sur del Ecuador reciben la denominación Sur

(S).

Se mide de 0º a 90º.

Al Ecuador le corresponde la latitud 0º.

Los polos Norte y Sur tienen latitud 90º N y 90º S respectivamente.

La longitud mide el ángulo a lo largo del ecuador desde cualquier punto de la

Tierra. Se acepta que Greenwich en Londres es la longitud 0 en la mayoría de

las sociedades modernas. Las líneas de longitud son círculos máximos que

pasan por los polos y se llaman meridianos.2 Para los meridianos, sabiendo

que junto con sus correspondientes antimeridianos se forman circunferencias

de 40.007 km de longitud, 1º de dicha circunferencia equivale a 111,131 km.

Combinando estos dos ángulos, se puede expresar la posición de cualquier

punto de la superficie de la Tierra. Por ejemplo, Baltimore, Maryland (en los

Estados Unidos), tiene latitud 39,3 grados norte, y longitud 76,6 grados oeste.

Así un vector dibujado desde el centro de la tierra al punto 39,3 grados norte

del ecuador y 76,6 grados al oeste de Greenwich pasará por Baltimore.

La insolación terrestre depende de la latitud. Dada la distancia que nos separa

del Sol, los rayos luminosos que llegan hasta nosotros son prácticamente

paralelos. La inclinación con que estos rayos inciden sobre la superficie de la

Tierra es, pues, variable según la latitud. En la zona intertropical, a mediodía,

caen casi verticales, mientras que inciden tanto más inclinados cuanto más se

asciende en latitud, es decir cuanto más nos acercamos a los Polos. Así se

explica el contraste entre las regiones polares, muy frías y las tropicales, muy

cálidas.3

El ecuador es un elemento importante de este sistema de coordenadas;

representa el cero de los ángulos de latitud y el punto medio entre los polos. Es

el plano fundamental del sistema de coordenadas geográficas.

Posición absoluta: se determina a través de las coordenadas geográficas

(latitud y longitud).

Posición relativa: permite localizar distintos espacios territoriales a partir de

tomar otro espacio territorial como referencia.



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1.4.1. LONGITUD

La longitud, abreviada long., en cartografía, expresa la distancia angular

entre un punto dado de la superficie terrestre y el meridiano que se tome

como 0° (es decir el meridiano base) medida a lo largo del paralelo en el

que se encuentra dicho punto, una circunferencia cuyo centro es la

intersección del eje de la Tierra con el plano del citado paralelo.

Habitualmente en la actualidad el meridiano base es el meridiano de

Greenwich (observatorio de Greenwich), pero antiguamente hubo

muchos otros que servían como referencia (para el mapa de Ptolomeo el

meridiano de Alejandría, para los mapas españoles hasta el siglo XIX el

meridiano de Cádiz observatorio de Cádiz o el meridiano de Salamanca

observatorio de la Universidad de Salamanca, utilizado por la Compañía

de Jesús, para los franceses el meridiano de París observatorio de París,

en Argentina a finales de siglo XIX se usó el meridiano que pasa por el

antiguo observatorio de la ciudad argentina de Córdoba, etc.).

La longitud geográfica se mide en grados (°), minutos (') y segundos (”)

generalmente la cartografía usa grados sexagesimales, minutos

sexagesimales y segundos sexagesimales. Existen varias maneras de

medirla y expresarla:

Entre 0° y 360°, aumentando hacia el Este del meridiano 0°;



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entre 0° y 180º indicando a qué hemisferio (Occidental o W del inglés

West nombre en inglés del punto cardinal Oeste y Oriental o E punto

cardinal Este—) pertenece;

entre 0° y 180° positivos Este o negativos Oeste

Así, noventa grados longitud Este puede representarse 90° o 90°E; y

noventa grados Oeste puede ser 270°, 90°O o -90°

y 64º 11' 00” O significa una longitud o meridiano de 64 grados 11 minutos

cero segundos Oeste (la O en muchos mapas es substituida por una W);

la misma longitud anterior puede ser también expresada usando un signo

negativo ya que es una longitud del Hemisferio Occidental: –64°11' 00”.

En navegación marítima la longitud se representa con la letra griega ω

(omega).

1.4.2. LATITUD

La latitud es la distancia angular entre la línea ecuatorial (el ecuador), y

un punto determinado de la Tierra, medida a lo largo del meridiano en el

que se encuentra dicho punto. Se abrevia con lat. Según el hemisferio en

el que se sitúe el punto, puede ser latitud norte o sur.

La latitud proporciona la localización de un lugar, en dirección Norte o Sur

desde el ecuador y se expresa en medidas angulares que varían desde

los 0° del ecuador hasta los 90°N del polo Norte o los 90°S del polo Sur.

Esto sugiere que si trazamos una recta que vaya desde un punto

cualquiera de la Tierra hasta el centro de la misma, el ángulo que forma

esa recta con el plano ecuatorial expresa la latitud de dicho punto. La

orientación Norte o Sur depende de si el punto marcado está por encima

del paralelo del ecuador (latitud norte) o si está por debajo de este

paralelo (latitud Sur).

La latitud se mide en grados sexagesimales (representados por el

símbolo ° inmediatamente arriba y a la derecha del número, mientras que

las subdivisiones o fracciones de los grados se representan con ' que

significa minuto sexagesimal y '' que significa segundo sexagesimal),

entre 0° y 90°; y puede representarse de dos formas:



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Indicando a qué hemisferio pertenece la coordenada.

Añadiendo valores positivos, es decir con un signo + o por lo

consuetudinario sin ningún signo antes del número -norte- y negativos,

con un signo menos o – antes del número en el -sur-.

Así, diez grados en latitud norte podría representarse 10°N o +10°; y diez

grados sur podría ser 10°S o -10°.

En la cartografía usual —por ejemplo— la secuencia –70° 55' 59” significa

una latitud (sexagesimal) de 70 grados 55 minutos y 59 segundos de lat.

Sur (un paralelo que estaría ya en la Antártida). En la navegación

marítima la latitud se suele representar con la letra griega φ (Phi).

Si se desea saber la distancia que representa un grado de latitud, se debe

considerar que los grados de latitud están espaciados regularmente, sin

embargo, el ligero achatamiento de la Tierra en los polos causa que un

grado de latitud varíe de 110,57 km en el ecuador hasta 111,70 km en los

polos. Se suele redondear un grado de latitud a 111,12 km, de esta

manera un minuto de latitud es 1852 metros y un segundo de latitud,

30,86 metros.

1.5. COORDENADAS UTM

La UTM es una proyección cilíndrica conforme. El factor de escala en la

dirección del paralelo y en la dirección del meridiano son iguales (h = k). Las

líneas loxodrómicas se representan como líneas rectas sobre el mapa. Los

meridianos se proyectan sobre el plano con una separación proporcional a la

del modelo, así hay equidistancia entre ellos. Sin embargo los paralelos se van

separando a medida que nos alejamos del Ecuador, por lo que al llegar al polo

las deformaciones serán infinitas. Por eso sólo se representa la región entre los

paralelos 84ºN y 80ºS. Además es una proyección compuesta; la esfera se

representa en trozos, no entera. Para ello se divide la Tierra en husos de 6º de

longitud cada uno, mediante el artificio de Tyson .

La proyección UTM tiene la ventaja de que ningún punto está demasiado

alejado del meridiano central de su zona, por lo que las distorsiones son

pequeñas. Pero esto se consigue al coste de la discontinuidad: un punto en el

límite de la zona se proyecta en coordenadas distintas propias de cada Huso.



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Para evitar estas discontinuidades, a veces se extienden las zonas, para que

el meridiano tangente sea el mismo. Esto permite mapas continuos casi

compatibles con el estándar. Sin embargo, en los límites de esas zonas, las

distorsiones son mayores que en las zonas estándar.

1.5.1. ZONAS

Se divide la Tierra en 60 husos de 6º de longitud, la zona de proyección

de la UTM se define entre el paralelo 80º S y 84º N. Cada huso se numera

con un número entre el 1 y el 60, estando el primer huso limitado entre

las longitudes 180° y 174° W y centrado en el meridiano 177º W. Cada

huso tiene asignado un meridiano central, que es donde se sitúa el origen

de coordenadas, junto con el ecuador. Los husos se numeran en orden

ascendente hacia el este. Por ejemplo, la Península Ibérica está situada



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en los husos 29, 30 y 31, y Canarias están situada en los husos 27 y 28.

En el sistema de coordenadas geográfico las longitudes se representan

tradicionalmente con valores que van desde los -180º hasta casi 180º

(intervalo -180º → 0º → 180º); el valor de longitud 180º se corresponde

con el valor -180º, pues ambos son el mismo.

1.5.2. BANDAS

Se divide la Tierra en 20 bandas de 8º Grados de Latitud, que se

denominan con letras desde la C hasta la X excluyendo las letras "I" y

"O", por su parecido con los números uno (1) y cero (0), respectivamente.

Puesto que es un sistema norteamericano (estadounidense), tampoco se

utiliza la letra "Ñ". La zona C coincide con el intervalo de latitudes que va

desde 80º Sur (o -80º latitud) hasta 72º S (o -72º latitud). Las bandas

polares no están consideradas en este sistema de referencia. Para definir

un punto en cualquiera de los polos, se usa el sistema de coordenadas

UPS. Si una banda tiene una letra igual o mayor que la N, la banda está

en el hemisferio norte, mientras que está en el sur si su letra es menor

que la "N".

1.6. COORDENADAS UPS

El estereográfica polar universales (UPS) sistema de coordenadas se utiliza en

conjunción con la transversal universal de Mercator (UTM) sistema de

coordenadas para localizar posiciones en la superficie de la tierra. Al igual que

el sistema de coordenadas UTM, el SAI coordinan sistema utiliza una

cuadrícula cartesiana basada métrica colocado sobre una superficie

conformemente proyectada. UPS cubre las regiones polares de la Tierra, en

concreto las zonas al norte de 84 ° N y al sur de 80 ° S, que no están cubiertos

por las rejillas UTM, más un adicional de 30 minutos de latitud que se extiende

en la rejilla UTM para proporcionar cierta superposición entre los dos sistemas.

En las regiones polares, las direcciones pueden llegar a ser complicado, con

todas las líneas norte-sur geográficos que convergen en los polos. La diferencia

entre el SAI norte de la cuadrícula y el norte verdadero, por tanto, puede ser de

hasta 180 °-en algunos lugares, al norte de cuadrícula es cierto al sur, y



23


viceversa. UPS norte de la cuadrícula se define arbitrariamente como a lo largo

del meridiano de Greenwich.

Información de proyección

Como su nombre indica, el sistema UPS utiliza una proyección estereográfica.

Específicamente, la proyección utilizada en el sistema es una versión secante

sobre la base de un modelo elíptico de la tierra. El factor de escala en cada

polo se ajusta a 0.994 para que la latitud de escala verdadera es

81.11451786859362545 ° (alrededor de 81 ° 06 '52.3 ") del Norte y del Sur. El

factor de escala dentro de las regiones en las latitudes más altas que este

paralelismo es demasiado pequeño, mientras que las regiones en las latitudes

por debajo de esta línea tienen factores de escala que son demasiado grandes,

llegando a 1,0016 a 80 ° de latitud.

El factor de escala en el origen (los polos) se ajusta para minimizar la distorsión

de la escala general dentro de la región asignada. Al igual que con la proyección

de Mercator, la región cerca de la tangente (o secante) Point en un mapa

estereográfica permanece muy cerca de la verdadera escala para una distancia

angular de unos pocos grados. En el modelo elipsoidal, la tangente de

proyección estereográfica al polo tiene un factor de escala de menos de 1.003

a los 84 ° de latitud y 1,008 a 80 ° de latitud. El ajuste del factor de escala en la

proyección de UPS reduce la distorsión media escala en toda la zona.



24




25


1.7. CONVERSION DE COORDENADAS GEOGRAFICAS A

1.7.1. GEOGRÁFICAS A UTM

Partimos en primer lugar de las coordenadas geográficas-geodésicas del

vértice con el que haremos el ejemplo, que como he dicho antes es el

vértice de Llatías. Los datos de este vértice están en principio en

geodésicas sobre el elipsoide de Hayford (también llamado Internacional

de 1909 o Internacional de 1924). Dichas coordenadas son las siguientes:

También vamos a necesitar los datos básicos de la geometría del

elipsoide de Hayford. Cuando digo datos básicos me refiero al semieje

mayor (a) y al semieje menor (b). A partir de estos datos, aprenderemos

a deducir otros parámetros de la geometría del elipsoide que nos harán

falta en el proceso de conversión de coordenadas. Así, los datos

referentes a los semiejes del elipsoide Hayford son:



26


Con estos datos ya podemos empezar a operar. En negro se indicarán

las ecuaciones originales y en azul los datos correspondientes al

desarrollo del ejemplo. Procederemos con las siguientes etapas:

Cálculos previos:

Sobre la geometría del elipsoide.

Sobre la longitud y la latitud.

Sobre el huso.

Ecuaciones de Cotticchia-Surace:

Cálculo de parámetros.

Cálculo final de coordenadas.

Sobre la Geometría del Elipsoide:

Calculamos la excentricidad, la segunda excentricidad, el radio polar de

curvatura y el aplanamiento:

Aprovechamos para calcular también el cuadrado de la segunda

excentricidad, pues nos hará falta en muchos pasos posteriores:

Seguimos con el radio polar de curvatura y el aplanamiento:

En realidad, el aplanamiento y la excentricidad (la primera excentridad),

no son necesarios para la aplicación de las ecuaciones de Coticchia-

Surace, pero las he incluido porque frecuentemente los parámetros del

elipsoide se dan como el semieje mayor (a) y el aplanamiento (alfa), o

bien como el semieje mayor (a) y la excentricidad (e). En estas

circunstancias, conociendo las correspondientes fórmulas podríamos

también calcular el parámetro del semieje menor.



27


Sobre la Longitud y la Latitud

Lo primero que hacemos es convertir los grados sexagesimales (grados,

minutos y segundos) a grados sexagesimales expresados en notación

decimal (lo que se suele denominar normalmente "grados decimales").

Para ello operamos de la siguiente forma:

Una vez que tenemos la longitud y la latitud en grados decimales,

procedemos a su paso a radianes, pues la mayor parte de los pasos

posteriores se realizarán con entrada de datos en radianes. Operamos

para ello de la forma:

El siguiente paso es calcular el signo de la longitud. Para ello el proceso

lógico es muy sencillo:

Sobre el Huso

Una vez tenemos preparados los datos de longitud y latitud, podemos

calcular el huso o zona UTM (UTM Zone) donde caen las coordenadas a

convertir, con operaciones muy sencillas:

Con el huso ya conocido, el siguiente paso es obtener el meridiano central

de dicho huso. El meridiano central es la línea de tangencia del cilindro

transverso.



28


Pero antes de seguir con los cálculos e introducir más conceptos, vamos

a repasar algunos de los elementos principales de la proyección UTM.

Así, conviene recordar que en la proyección UTM el cilindro transverso

que se usa como superficie desarrollable, se va girando virtualmente para

definir los diferentes husos (60) que rodean la tierra.

Se empiezan a contar los husos por el antimeridiano de Greenwich y por

eso la parte central de España cae en el huso 30, por estar en el lado

opuesto del inicio de la numeración de husos, que queda al otro lado de

la tierra.

El meridiano central del huso es muy importante porque es el origen de

las coordenadas X. Como el meridiano central dejaría la parte del huso

situada a su izquierda con coordenadas X negativas, para evitar eso, se

suma a todas las coordenadas X la cantidad de 500.000. Esto hace que

no existan valores negativos para las coordenadas X, puesto que se ha

realizado un retranqueo del eje X de 500 km.

Y algo semejante se hace para los valores de Y, cuyo origen es el

ecuador. Como el ecuador está normalmente más lejos que el meridiano

central del huso, las coordenadas Y suelen tener un guarismo más (en el

caso de España, las Y son mayores que 4 millones). Si el ecuador es el

origen de las Y, toda la parte situada al sur del mismo tendría

coordenadas negativas. Para evitar eso, se suma el valor 10.000.000 a

los valores de Y, pero sólo en el caso de que se trate de coordenadas

pertenecientes al hemisferio sur; si las coordenadas pertenecen al

hemisferio norte, no se tocan los valores Y.

Volviendo con el meridiano central del huso, éste también tiene la

particularidad de que es automecoico. En teoría, para cualquier latitud

que caiga dentro del rango de operación de la proyección UTM (intervalo

entre los 84° N y los 80° S), el punto de menor deformación de la

proyección UTM es el que para esa latitud se sitúa sobre el meridiano

central de su correspondiente huso. En la práctica esto no es del todo

cierto, pues la proyección UTM aplica un factor de escala (0,9996) que

hace que las zonas de menor deformación pasen a ser las situadas a ±



29


2° 15' (aproximadamente a 180 km del meridiano central, aunque esta

medida varía con la latitud); son las llamadas líneas isométricas,

derivadas de la aplicación de este factor de escala (denominado K0) que

es una de las principales diferencias entre la Proyección UTM y la

Proyección Gauss-Krüger, en la que se basa la UTM en su totalidad.

Expuestos estos conceptos, para saber mínimamente lo que estamos

calculando, vamos a retomar los cálculos donde los habíamos dejado.

Habíamos dicho que el siguiente paso es obtener el meridiano central del

huso en el que caen las coordenadas geodésicas sobre las que

operamos. La operación es muy sencilla:

Ahora calculamos la distancia angular que existe entre la longitud del

punto con el que operamos y el meridiano central del huso (véase la figura

anterior). Es muy importante señalar que ambos datos tienen que ser

introducidos en radianes. La longitud ya la habíamos traducido a radianes

antes, pero no así el valor del meridiano central que acabamos de

calcular. Para convertirlo a radianes multiplicamos por Pi y dividimos por

180:



30


Cálculo de Parámetros

A continuación debemos calcular una serie de parámetros que van

encadenados unos a otros y que son el núcleo de las ecuaciones de

Coticchia-Surace. Son muchas operaciones pero vereis que el proceso

es muy rutinario y fácilmente programable:

Cálculo Final de Coordenadas:

Una vez disponemos de todos los parámetros anteriores calculados,

procedemos a la solución de las coordenadas UTM finales, de la forma:



31


Para el caso de la solución de Y es muy importante recordar que si la

latitud de las coordenadas geodésicas con las que operamos pertenece

al hemisferio sur deberemos sumar el valor 10.000.000 al resultado

obtenido. Como en el caso del ejemplo estamos operando con latitudes

al norte del Ecuador, no realizamos tal operación:

1.7.2. GEOGRÁFICAS A UPS

Las coordenadas geográficas están formadas por dos ejes

perpendiculares entre sí. Estos ejes dividen el plano en los cuatro punto

cardenales: norte su este y oeste.

Las coordenadas geográficas muestran el tamaño del módulo, el rumbo

y el Angulo mencionando de cual punto a cual punto empieza el Angulo.

Ejemplo: (10m, S40N) S: sur, N: norte.

Para transformar a coordenadas geográficas se debe obtener el Angulo

y la longitud del módulo, para que sea fácil sacar esto puedes verlo como

un triángulo y así podemos sacar con teorema de Pitágoras el modulo o

con seno, coseno o tangente el Angulo. Así podemos cambiar desde

polares o rectangulares a geográficas.

GRAFICO: El eje horizontal representa el Este (E) a la derecha del origen,

y el oeste (O) a la izquierda del origen.

El eje vertical representa el Norte (N) hacia arriba del origen, y el sur (S)

hacia abajo del origen.



32


A=(47km;255)

o=255-180

o=75

A=(47km;S15O)

Para transformar de coordenadas polares a coordenadas geográficas se

obtiene el ángulo porque ya te dan medida y para obtener el ángulo se

resta 180 grados al ángulo, y se pone las coordenadas según su posición.

EJEMPLO: transformación de geográficas a polares

J:(17m;238o)

&=238o-180o=58o

J:(17m;O58oS)

En este ejemplo se restan 180 grados después de ubicar en que

cuadrante esta para sacar los grados del vector.

(Este ejemplo está en el 3er cuadrante)

1.8. COORDENADAS FALSAS

Como cada zona representa una zona aplanada de la esfera terrestre, sufre

una deformación y, por eso las coordenadas UTM son llamadas Coordenadas

falsas, distinta a la cuadricula de latitud y longitud, que se corresponde con

coordenadas geográficas. O sea la red se forma con un huso tangente a la

meridiana central de cada huso, cuya longitud es 3 grados con 6 grados de

separación.



33


1.9. SISTEMA DE REFERENCIA GEODESICA

Un sistema de referencia geodésico es un recurso matemático que permite

asignar coordenadas a puntos sobre la superficie terrestre. Son utilizados en

geodesia, navegación, cartografía y sistemas globales de navegación por

satélite para la correcta georreferenciación de elementos en la superficie

terrestre. Estos sistemas son necesarios dado que la tierra no es una esfera

perfecta.

Dentro de estos cabe distinguir los llamados sistemas locales, que utilizan para

su definición un elipsoide determinado y un punto datum, y los sistemas

globales cuyos parámetros están dados por una terna rectangular (X, Y, Z) cuyo

origen se encuentra en el geocentro terrestre. Para definir las coordenadas

geodésicas (latitud, longitud y altura) cuentan con un elipsoide de revolución

asociado. En la realidad tanto el centro como los ejes son inaccesibles en la

práctica.

1.10. DATUM DE REFERENCIA

1.10.1. WGS-84

El WGS84 es un sistema de coordenadas geográficas mundial que

permite localizar cualquier punto de la Tierra (sin necesitar otro de

referencia) por medio de tres unidades dadas. WGS84 son las siglas en

inglés de World Geodetic System 84 (que significa Sistema Geodésico

Mundial 1984).

Se trata de un estándar en geodesia, cartografía, y navegación, que data

de 1984. Tuvo varias revisiones (la última en 2004), y se considera válido

hasta una próxima reunión (aún no definida en la página web oficial de la

Agencia de Inteligencia Geoespacial). Se estima un error de cálculo

menor a 2 cm. por lo que es en la que se basa el Sistema de

Posicionamiento Global (GPS).

Consiste en un patrón matemático de tres dimensiones que representa la

tierra por medio de un elipsoide, un cuerpo geométrico más regular que

la Tierra, que se denomina WGS 84 (nótese el espacio). El estudio de

este y otros modelos que buscan representar la Tierra se llama Geodesia.



34


Coordenadas cartesianas

Por una cuestión de practicidad, proyectamos este sistema de

coordenadas geodésicas (expresados en grados, minutos, segundos) a

algún otro sistema de coordenadas cartesiano (pasar de un modelo 3D a

uno 2D) llamados sistema de proyección típicamente UTM que se

expresan en metros (en orden a su relación a un punto de origen

arbitrario) que facilita cálculos de distancia y superficie.

Parámetros

Semieje Mayor a: 6,378,137.0 m

Semieje Menor b: 6,356,752.3142 m

Achatamiento f: 1/298.257223563

Producto de la Constante Gravitacional (G) y la Masa de la Tierra (M):

GM = 3.986004418x1014 m3/s2

Velocidad Angular de la Tierra ω: 7.292115x10-5 rad/s

1.10.2. ED50

ED50 (European Datum 1950) es un antiguo sistema de referencia

geodésico empleado en Europa, siendo sustituido por el sistema

ETRS89. El código EPSG correspondiente a este datum es el

EPSG:42301

El sistema ED50 surgió como resultado de la unificación de los sistemas

de referencia europeos llevado a cabo por el ejército de los Estados

Unidos después de la Segunda Guerra Mundial. La solución les fue

proporcionada a las naciones europeas en 1950.

El elipsoide que utiliza es el Internacional de 1924 o de Hayford de 1909.

El semieje mayor tiene una longitud de 6.378.388 m, y el aplanamiento

un valor de 1/f = 297. El punto astronómico fundamental está en la torre

de Helmert en la ciudad alemana de Potsdam. Para soluciones

posteriores (ED79, ED87) el punto astronómico fundamental es Múnich.

En el caso de España el sistema altimétrico tiene el origen en el

mareógrafo de Alicante.



35


En España el ED50 ha sido el sistema oficial de la cartografía de la

Península y Baleares hasta 2008, año en el que se adopta como oficial el

ETRS89.2 Para adaptase a la norma se ha dado un periodo transitorio

hasta el 2015 en el que podrán convivir los dos sistemas mientras se

reproyecta la cartografía a ETRS89.

1.10.3. ETRS89

El ETRS89 (siglas en inglés de European Terrestrial Reference System

1989, en español Sistema de Referencia Terrestre Europeo 1989), es un

sistema de referencia geodésico ligado a la parte estable de la placa

continental europea. Este datum geodésico espacial es consistente con

los modernos sistemas de navegación por satélite GPS, GLONASS y el

europeo GALILEO.

Su origen se remonta a la resolución de 1990 adoptada por EUREF

(Subcomisión de la Asociación Internacional de Geodesia- AIG, para el

Marco de Referencia Europeo) y trasladada a la Comisión Europea en

1999, por lo que está siendo adoptado sucesivamente por todos los

países europeos.

1.10.4. NAD83

El North American Datum (NAD) es el dato que ahora se utiliza para

definir la geodésica de la red en América del Norte. Un dato es una

descripción formal de la forma de la Tierra, junto con un punto de "ancla"

para el sistema de coordenadas. En la topografía , la cartografía y el

ordenamiento territorial , dos Datums norteamericanos están en uso: el

North American Datum de 1927 (NAD27) y la North American Datum de

1983 (NAD83). Ambos son sistemas de referencia geodésicos basados

en ligeramente diferentes supuestos y mediciones.



36


1.10.5. PSAD-56

Es que trae la cartografía 1:50.000 y 250.000este tiene una proyección

cilíndrica y su punto de referencia está dado por la ciudad de la Canoa en

Venezuela y presenta ajuste de transformación calculados con

Molodensky para los elipsoides Int 1909 1924.3. El problema no es de

proyecciones porque entiendo que ya tiene definida la proyección

cartográfica UTM. ¿Cuál es la diferencia entre WGS84 y PSAD56 -

WGS84 no es un elipsoide, es un sistema geodésico o datum. La

diferencia entre uno y otro, WGS84 tiene un origen geocéntrico con una

incertidumbre de ±2m y cuenta con información mundial con la cual

cubre a todo mundo, en cambio, PSAD56 tiene origen topo céntrico y

cubre solo una determinada región. Respecto a cuál es más apropiado,

yo diría que bajo el nuevo sistema de referencia que tenemos el mejor es

WGS84 bajo un tema de existencia cartográfica diría que PSAD56, ya

que aún no contamos con cartografía .Ahora, tienes que tener datos base

que deben estar determinados bajo un sistema geodésico, creo que

deberías dejarlo en ese sistema.

1.11. PROYECTO SIRGAS

El proyecto SIRGAS se origina para definir un DatumGeocéntrico para América

del Sur (Paraguay 1993) con el objetivo de:

Sistema de Referencia Geocéntrico para las Américas (SIRGAS)

a) Definir un sistema de referencia geocéntrico tridimensional.

b) Determinar los cambios del marco de referencia con respecto al tiempo.

c) Definir y materializar de un sistema de referencia vertical único con alturas

físicas y geométricas consistentes.

Durante la primera reunión del Grupo de trabajo Nº1 SISTEMAS DE

REFERENCIA (Argentina 1994) se programó la primera campaña GPS

SIRGAS en el periodo del 26 de Mayo al 04 de Junio de 1995.En dicha

campaña se establecieron 04 puntos de Orden Cero en el Perú localizados en:

Arequipa (Observatorio de la Nasa), Lima, Iquitos y Piura.



37


Red de Estaciones SIRGAS 1995



38


LIMA

PIURA

EQUITOS



39


CAMPAÑA GPS 2000

Se estableció que la Red de estaciones del proyecto SIRGAS se re observara

cada 5 años, lo cual sucedió durante 10 días en Mayo del 2000.Hoy en día las

estaciones SIRGAS en Perú son diez (10).

Red de Estaciones SIRGAS 2,000 184 estaciones de orden cero



40


Estaciones SIRGAS Estaciones de Orden “0”establecidasen 2,000



41


RED GEODÉSICANACIONAL GPS

Orden "O" 10

Orden "A" 51

Orden "B" 82

Orden "C" 97

Total: 240



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ACTIVIDADES DE MANTENIMIENTO EJECUTADAS EN 2005

a) Re observación de 18 puntos de la

zona Sur del país con la finalidad de

actualizar sus coordenadas.

b) Establecimiento de la

Línea de Nivelación

geodésica de 1er orden

entre el mareógrafo de

Matarani-Arequipa –Sta.

Lucia – Juliaca – Puno;

incluyendo la

determinación de la altura

ortometrica de 02 puntos

de orden Cero (Matarani y

Characato).

FUTURO

Los logros, actividades en desarrollo y nuevos retos de SIRGAS son discutidos

anualmente en la Reuniones SIRGAS, ahora denominadas Simposios

SIRGAS. En esta oportunidad, gracias a la cordial invitación del Instituto

Geográfico Militar de Bolivia, el Simposio SIRGAS 2014 se llevará a cabo en la

ciudad de La Paz, entre el 24 y el 26 de noviembre. La organización de este

encuentro está a cargo del Instituto Geográfico Militar, con el apoyo de

la Escuela Militar de Ingeniería y el respaldo de la Asociación Internacional de

Geodesia (AIG), del Instituto Panamericano de Geografía e Historia (IPGH) y

la Unión Internacional de Geodesia y Geofísica (IUGG).



43


Estaciones SIRGAS

1.12. EDM (MEDIDA ELECTRONICA DE DISTANCIAS)

La medida electrónica de distancias (MED o EDM) está basada en las

propiedades de una onda electromagnética propagada en el medio

atmosférico, y en la medición de su fase.

El instrumento que realiza esta medición es el distanciómetro, que

generalmente va acoplado o incorporado dentro de la Estación Total, junto al

anteojo.

La MED no es una función exclusiva de las estaciones totales, si no que los

teodolitos electrónicos también la realizan.



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TELURÓMETROS:

Distanciómetro electrónico que determina distancias por procedimientos

electromagnéticos o sistemas de microondas con frecuencias de 1010 Hz y

longitudes de onda de 1 m a 1 cm.

Los electro - distanciometros convencionales hacen una partición horizontal o

vertical del ocular. Con la mitad Izquierda hacen la emisión del rayo de luz y

con la mitad derecha la recepción .Este diseño es para trabajar con prismas

convencionales pero no para tarjetas reflectoras. Cuando medimos con las

tarjetas reflectoras la inclinación de la esta causa variaciones en el retorno del

haz de luz que imposibilitan obtener un resultado, u obtener resultados

erróneos.

~1950´s Aplicación de ondas RADAR para la medición de lados enlace

intercontinental Noruega-Escocia-Islandia.

Tiempo entre emisión recepción onda radar (SHORAN)

D = c ´ t » 1100 km e » 1/75000.

~1948 Geodímetro para determinar más exactamente con (Suecia AGA) a

partir de conocida.

Basados en la determinación del desfase onda emitida / reflejada.

Aplicación a geodesia, para medir D a partir de cconocida

Ondas luminosas (nocturno)

~1952 ´s Telurómetro Sudáfrica- Inglaterra

Microondas

Equipos caros, pesados, complicados, pero con grandes alcances

~60´s - 70´s Desarrollo continuados de la M.E.D. en geodesia y Topografía

(Banda infraroja próxima). "DISTANCIOMETROS"- más ligeros, y

Con mayor precisión (estadía invar, uso progresivo.

Manuales o semiautomáticos.

~80´s – 90´s Miniaturización de los I.M.E.D. y sofisticación.

Asociación con goniómetro. Automatización.

Estación total: teodolito electrónico + M.E.D.

Triangulación + Trilateración



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TIPOS DE ONDA USADOS EN LA M.E.D.

REQUISITOS FUNDAMENTALES DE LA ONDA:

1. Que el fasímetros (determinación de f) funcione dentro de su rango

óptimo.

l ~ [10 m , 100 m, ] etc.

2. Alta transmitancia de la onda a través del aire.

Máxima respuesta (e. recibida / e. emitida): a menor l mayor

penetración.

Mínima disipación mínima absorción de la onda por moléculas

aire, mínima dispersión por reflexión en partícula aire, mínima

refracción del haz, etc.

POR CONDICIONES ATMOSFÉRICAS (H%, Tª,Pº)

Ondas luminosas ~ 0.4 a 0.72 m !

Ondas infrarrojas próximas ~ 0.9 m ! Difícil de hallar f,n(1)

Microondas ~ 1 a 10 cm. !

Las l de (1) son demasiado largas Þ muy influenciables a las condiciones

Atmosféricas (H%, Tª, P o).

Solución: Uso de una onda portadora muy corta, lp, similar a 2. Modulada

a una l adecuada al "fasímetro" (l de 1).

MODULACION

AMPLITUD

Ej: WILD DI4 Þ Fuente de onda portadora:

Diodo de arseniuro de galio

lp @ 0.885 m Infrarrojo

fp @ 3.389 ´ 1014 Hz

l1 @ 61.5384 m Medida fina

(l2 @ 4000m Medida "gruesa")

Fuente de onda moduladora.

Osciladores de cuarzo A.F.

(frecuencias ~ 0.1 a 10 MHz)

FRECUENCIA



46


Ej: Kern ME-3000

ALGUNOS TIPOS DE DISTANCIÓMETROS

ELDI 1-2-3 de Zeizz

DISTOMAT de Wild

Modelo Precision Alcance

DI-1001 5 mm + 5 ppm 1300 m

DI-1600 3 mm + 2 ppm 7000 m

DI-2002 1 mm + 1 ppm 7000 m

PRECISIÓN DE UNA MEDIDA CON DISTANCIÓMETRO

(D = L + l / 2 n) -------------------> (ec) D = (cte + x * D)

· Ejemplos:

ME 3000 ± (0.2 mm + 1 ´ 10-6 D)

DI 4 ± (5 mm + 5 mm/km)

DM-C3 ± (5 mm + 5 ppm)



47


1.12.1. TELEMETROS-PRINCIPIOS Y APLICACIONES

Un telémetro es un dispositivo capaz de medir distancias de forma

remota.

1.12.1.1. TIPOS

1.12.1.1.1. ÓPTICO

Consta de dos objetivos separados una distancia fija conocida

(base). Con ellos se apunta a un objeto hasta que la imagen

procedente de los dos objetivos se superpone en una sola. El

telémetro calcula la distancia al objeto a partir de la longitud de

la base y de los ángulos subtendidos entre el eje de los objetivos

y la línea de la base. Cuanto mayor es la línea de la base, más

preciso es el telémetro.

Los telémetros mórficos se basan en cálculos mediante el uso de

la trigonometría y se han venido utilizando en sistemas de

puntería para armas de fuego, topografía y fotografía, como

ayuda para el enfoque.

1.12.1.1.2. ULTRASONICO

Se basa en un principio totalmente diferente. El telémetro emite

un ultrasonido que se refleja en el blanco y el telémetro recibe el

eco. Por el tiempo transcurrido y la fase del eco, calcula la

distancia al blanco. Se puede encontrar este tipo de telémetro en

algunas cámaras "Polaroid".



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1.12.1.1.3. LÁSER

El telémetro láser es capaz de realizar medidas de distancia de

forma automática como el ultrasónico, pero con mayor exactitud

que el telémetro óptico. Esto se debe a que el rayo se refleja en

una zona muy reducida del blanco y va modulado, de modo que

puede combinar las dos técnicas anteriores.

Los teodolitos modernos incorporan telémetros láser automático.



49


1.13. SISTEMAS GLOBALES DE NAVEGACION SATELITAL (GNSS)

Un sistema global de navegación por satélite (su acrónimo en inglés: GNSS)

es una constelación de satélites que transmite rangos de señales utilizados

para el posicionamiento y localización en cualquier parte del globo terrestre, ya

sea en tierra, mar o aire. Estos permiten determinar las coordenadas

geográficas y la altitud de un punto dado como resultado de la recepción de

señales provenientes de constelaciones de satélites artificiales de la Tierra para

fines de navegación, transporte, geodésicos, hidrográficos, agrícolas, y otras

actividades afines.

Un sistema de navegación basado en satélites artificiales puede proporcionar

a los usuarios información sobre la posición y la hora (cuatro dimensiones) con

una gran exactitud, en cualquier parte del mundo, las 24 horas del día y en

todas las condiciones climatológicas.

1.13.1. NAVSTAR (GPS)

El NAVSTAR-GPS (Navigation System and Ranging - Global Position

System), conocido simplemente como GPS, es un sistema de

radionavegación basado en satélites que utiliza mediciones de distancia

precisas de satélites GPS para determinar la posición (el GPS posee un

error nominal en el cálculo de la posición de aproximadamente 15 m) y la

hora en cualquier parte del mundo. El sistema es operado para el

Gobierno de los Estados Unidos por su Departamento de Defensa y es el

único sistema de navegación por satélite completamente operativo a

fecha actual.

El sistema está formado por una constelación de 24 a 27 satélites que se

mueven en órbita a 20.000 km aproximadamente, alrededor de seis

planos con una inclinación de 55 grados. El número exacto de satélites

varía en función de los satélites que se retiran cuando ha transcurrido su

vida útil.



50


1.13.2. GLONASS

El Sistema Mundial de Navegación por Satélites (GLONASS) proporciona

determinaciones tridimensionales de posición y velocidad basadas en las

mediciones del tiempo de tránsito y de desviación Doppler de las señales

de radio frecuencia (RF) transmitidas por los satélites GLONASS. El

sistema es operado por el Ministerio de Defensa de la Federación Rusa

y ha sido utilizado como reserva por algunos receptores comerciales de

GPS.

Tras la desmembración de la Unión Soviética y debido a la falta de

recursos, el sistema perdió operatividad al no reemplazarse los satélites.

En la actualidad la constelación GLONASS vuelva a estar operativa.



51


1.13.3. GALILEO

Galileo es la iniciativa de la Unión Europea y la Agencia Espacial

Europea, que acordaron desarrollar un sistema de radionavegación por

satélite de última generación y de alcance mundial propio, que brindara

un servicio de ubicación en el espacio preciso y garantizado, bajo control

civil.

Galileo comprende una constelación de 30 satélites divididos en tres

órbitas circulares, a una altitud de aproximadamente 24.000 Km, que

cubren toda la superficie del planeta. Éstos estarán apoyados por una red

mundial de estaciones terrestres. El primer satélite experimental fue

lanzado el 28 de diciembre de 2005 y el 21 de abril de 2011 se lanzaron

los dos primeros satélites del programa.1 Se espera que el sistema esté

completamente operativo a partir de 2019 (nueve años más tarde de lo

inicialmente previsto). Galileo será compatible con la próxima generación

de NAVSTAR-GPS que estará operativa antes del 2012. Los receptores

podrán combinar las señales de 30 satélites de Galileo y 28 del GPS,

aumentando la precisión de las medidas.



52


1.13.4. SBAS

SBAS, abreviatura inglesa de Satellite Based Augmentation System

(Sistema de Aumentación Basado en Satélites), es un sistema de

corrección de las señales que los Sistemas Globales de Navegación por

Satélite (GNSS) transmiten al receptor GPS del usuario. Los sistemas

SBAS mejoran el posicionamiento horizontal y vertical del receptor y dan

información sobre la calidad de las señales. Aunque inicialmente fue

desarrollado para dar una precisión mayor a la navegación aérea, cada

vez se está generalizando más su uso en otro tipo de actividades que

requieren de un uso sensible de la señal GPS.

Equipo de campo realizando levantamiento de información sísmica

usando un receptor GPS Navcom SF-2040G StarFire montado sobre un

mástil.

Actualmente están desarrollados o en fase de implementación los

siguientes sistemas SBAS:

1.13.4.1. WAAS

WAAS (Wide Area Augmentation System) es un Sistema de

Aumentación Basado en Satélites desarrollado por Estados Unidos.

Está ideado como un complemento para la red GPS para proporcionar

una mayor precisión y seguridad en las señales, permitiendo una

precisión en la posición menor de dos metros.



53


1.13.4.2. EGNOS

El sistema EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay

Service) es un Sistema de Aumentación Basado en Satélites

desarrollado por la Agencia Espacial Europea (ESA), la Comisión

Europea (institución de la Unión Europea) y Eurocontrol. Está ideado

como un complemento para las redes GPS y GLONASS para

proporcionar una mayor precisión y seguridad en las señales,

permitiendo una precisión inferior a dos metros.

Consiste en una red de tres satélites geoestacionarios y en una red

de estaciones terrestres encargadas de monitorizar los errores en las

señales de GPS y actualizar los mensajes de corrección enviados por

EGNOS.

El sistema empezó a emitir de formal operacional (initial operation

phase) en julio de 2005 mostrando unas prestaciones excelentes en

términos de precisión y disponibilidad. El inicio oficial de operaciones

fue anunciado por la Comisión Europea para el 1 de octubre de 2009.1

El sistema debería ser cualificado para su uso en aplicaciones de

seguridad (safety of life) en el año 2010 por la Agencia de supervisión

GNSS (GNSS Supervisory Agency).

El sistema EGNOS es completamente compatible con el sistema de

Estados Unidos llamado WAAS, operativo desde el año 2003.

También existe otro igual en Japón llamado MSAS, que debería

empezar a operar en el año 2007, y la Agencia India del Espacio

(ISRO) está actualmente desarrollando el sistema GAGAN.

1.13.4.3. SDCM

El Sistema de correcciones diferenciales y Monitoreo (SDCM) es

actualmente el SBAS está desarrollando en la Federación Rusa como

componente de GLONASS.

El principal elemento diferenciador de SDCM con respecto a otros

sistemas SBAS es que se concibe como una aumentación SBAS que

realizar el monitoreo de integridad de ambos satélites GPS y

GLONASS, mientras que el resto de las iniciativas actuales SBAS

proporciona correcciones e integridad sólo para los satélites GPS.



54


1.13.4.4. MSAS

El sistema MSAS (Multi-functional Satellite Augmentation System) es

un sistema de aumentación basado en el satélite multifuncional

MTSAT, este es un sistema de navegación por satélite, el cual soporta

DGPS, designado para mejorar la precisión de la señal del sistema

GPS. Este sistema está operativo en Asia, principalmente en Japón.

En paralelo con el sistema WAAS de Estados Unidos y el EGNOS de

Europa, Japón ha desarrollado este sistema basado en un satélite

geoestacionario de transporte multifuncional (MTSAT), el cual tiene

también una función meteorológica (además de la aeronáutica). El

MTSAT-1 fue lanzado en el año 2000, y subsecuentes lanzamientos

son programados cada cinco años.

Aunque el sistema de software del MSAS está basado en el WAAS

presenta diferentes capacidades que los sistemas WAAS y del

EGNOS, porque incluiye dos modos de comunicación, voz y datos.

Esta capacidad de comunicación será usada para brindar Vigilancia

Automática Dependiente (ADS). Específicamente, MSAS está basado

en el concepto FANS de la OACI, incluyendo GNSS para navegación

y Servicio Satelital Móvil Aeronáutico (AMSS) para dos modos

voz/datos con ADS.

La aplicación aeronáutica consistía en dos funciones: servicio móvil

aeronáutico por satélite (SMAS) y sistema de aumentación basado en

satélite (SBAS) del GNSS para proporcionar a las aeronaves

información sobre aumentación GPS por enlace ascendiente a partir

de las instalaciones terrestres. La función MSAS del MTSAT cumpliría

plenamente con las normas y métodos recomendados (SARPS) de la

OACI. Los detalles técnicos no especificados en los SARPS se

coordinaron mediante las actividades del Grupo Técnico de Trabajo

sobre Interfuncionamiento (IWG) SBAS. Así, el MSAS permitía el

pleno interfuncionamiento con otros servicios SBAS.

Después de haber fallado el lanzamiento del MTSAT-1 (el primer

MTSAT), Japón adquirió otro satélite, MTSAT-1R, que se lanzaría a

principios de 2004. El segundo MTSAT, MTSAT-2, se lanzó en 2005.

Una vez finalizada la certificación, el MSAS entraría en servicio y sería



55


operacional utilizando únicamente el MTSAT-1R a partir de este año.

El doble funcionamiento del MTSAT-1R y el MSAT-2 entró en servicio

en el año 2006.

1.13.4.5. GAGAN

GAGAN (GPS Aided Geo Augmented Navigation) es un Sistema de

Aumentación Basado en Satélites (SBAS) desarrollado por la Agencia

India de Investigación Espacial (ISRO) y está ideado como un

complemento para la red GPS para proporcionar una mayor precisión

y seguridad en las señales de posicionamiento y navegación por

satélite.

El fin es el de satisfacer los requisitos de precisión y seguridad en la

navegación por satélite de las compañías aéreas y los proveedores

de servicios de tráfico aéreo (ATS) en el espacio aéreo de la India,

incluyendo el espacio del océano índico, así como amplias partes de

la Región Asia/Pacífico.

GAGAN se ha diseñado para satisfacer los SARPS de la Organización

de Aviación Civil Internacional (OACI) y que permita relacionarse con

WAAS, EGNOS y MSAS.

1.13.5. BEIDOU

Beidou es un proyecto desarrollado por la República Popular de China

para obtener un sistema de navegación por satélite. "Beidou" es el

nombre chino para la constelación de la Osa Mayor. La primera

generación, BeiDou-1, ya está operativa desde el 2000 y es un sistema

de posicionamiento por satélite local dando servicio a China y a sus

países vecinos. La segunda generación, también llamada Compass o

BeiDou-2, será un sistema de posicionamiento global con un

funcionamiento similar al GPS.

Según informaciones oficiales ofrecerá dos tipos de servicios: el primero

será abierto y podrá dar una posición con un margen de 10 metros de

distancia, 0,2 metros por segundo de velocidad y 0,000005 segundos de

tiempo. El segundo servicio será autorizado solo para determinados



56


clientes y ofrecerá servicios más precisos y con mayores medidas de

seguridad.

A diferencia de los sistemas GPS, GLONASS, y GALILEO, que utilizan

satélites en órbitas bajas y ofrecen servicio global, la primera generación,

Beidou-1 usa satélites en órbita geoestacionaria. Esto implica que el

sistema no requiera una gran constelación de satélites, pero limita su

cobertura sobre la tierra a la visible por los satélites, China en este caso.

Otra gran diferencia de BeiDou-1 es que calcula las coordenadas

únicamente con dos satélites y una estación en tierra. Esto implica la

necesidad de enviar una señal desde el dispositivo remoto, cosa que no

es necesaria con GPS o GLONASS.

Se prevé que Compass, la segunda generación, cuente con entre 12 y 14

satélites entre 2011 y 2015. Para 2020, ya plenamente operativo deberá

contar con 30 satélites. De momento (abril 2011), ya tienen 8 en órbita.

China está también asociada con el proyecto Galileo, el cual no es

todavía operacional.

Área de cobertura de BeiDou



57


1.14. GBAS (SISTEMA DE AUMENTACION BASADO EN TIERRA)

La OACI define el sistema GBAS como "un sistema por el cual la información

en cuanto a aumentación recibida por el usuario proviene directamente de un

transmisor terrestre ".GBAS complementa al sistema GNSS, mejorando sus

prestaciones, suministradas dentro de un área de servicio local. Está diseñado

para ser utilizado en el entorno del aeropuerto y así poder dar servicio de

posicionamiento y navegación en las fases de aproximación, rodadura y salidas

instrumentales. El alcance nominal para estos sistemas se establece en el

entorno de las 50 NM.

Aena desarrolla un papel fundamental y reconocido internacionalmente en la

implantación operacional de sistemas GBAS CAT I a través de su proyecto en

Málaga. Este proyecto, junto a los paralelos de DFS en Bremen, ASA en Sídney

y la FAA en Memphis y Newark, lidera la puesta en operación de este nuevo

servicio con múltiples beneficios operacionales. Prueba de ello es la

cooperación con la aerolínea Air Berlín en la monitorización del sistema

instalado en Málaga, y los acuerdos de cooperación con la FAA y Boeing.

La estación GBAS de Málaga será la tercera estación del mundo en ponerse

en operación tras la estación alemana de Bremen (febrero 2012) y la

estadounidense de Newark (octubre 2012). El nuevo servicio de aproximación

instrumental de precisión basado en GBAS en el aeropuerto de Málaga estará

disponible a principio de 2014.

GBAS desempeñará las siguientes funciones:

Proporcionar correcciones locales de pseudodistancia.

Proporcionar datos del tramo de aproximación final.

Proporcionar vigilancia de la integridad de las fuentes telemétricas

GNSS.



58


En la operación GBAS intervienen, desde el punto de vista técnico:

Un segmento espacial, que proporciona tanto a las aeronaves como al

sistema GBAS la información necesaria para determinar la pseudo-

distancia.

Un segmento de tierra (sistema GBAS) que monitoriza las señales de

los satélites, calcula y emite las correcciones de pseudodistancia,

parámetros de integridad, datos locales relevantes como el bloque de

datos del Segmento de Aproximación Final –FAS-, que define la

trayectoria en el espacio permitiendo las aproximaciones de precisión.

Un segmento aéreo, embarcado en la aeronave, que recibe tanto las

señales de los satélites como la señal de la estación GBAS,

suministrando información de navegación y guiado tanto al piloto

automático – Sistema de Control Automático de Vuelo AFCS- como a

la tripulación de vuelo.

Para la implantación de GBAS se considera adecuado adoptar un enfoque de

implantación gradual. Este enfoque gradual consiste en desarrollar e

implementar GBAS CAT I como un ILS look-alike y luego construir sobre la

experiencia adquirida. El desarrollo de GBAS CAT III está previsto en dos

etapas: una solución a corto plazo GBAS CAT III basada en la constelación



59


GPS y una solución a largo plazo basada en conceptos multi-constelación y

multi-frecuencia.

Las aplicaciones GNSS incluyen potencialmente los movimientos de las

aeronaves y vehículos en la superficie de aeródromo (A-SMGCS). La OACI ha

subrayado la necesidad de lograr la normalización de una serie de elementos,

incluidos los sistemas de guiado no visuales. Con el fin de lograr esto, se

requieren una serie de facilitadores. Las potenciales prestaciones de GBAS,

parece que le colocan como el mejor candidato para soportar la función de

guiado. El primer objetivo es mejorar la seguridad de las aeronaves y vehículos

durante los movimientos en superficie, especialmente en condiciones de baja

visibilidad. De hecho, la incursión en la pista es, probablemente, la primera

causa de accidentes relacionados con ATM.

Por otra parte, los aeropuertos con aproximaciones y salidas en condiciones de

baja visibilidad (CAT II / III) pueden tener incluso un mayor interés en la función

de guiado A-SMGCS.

Aena ya está certificada como proveedor de servicio GBAS.

FINALIDADES ESPECÍFICAS EN LA NAVEGACIÓN AÉREA

Los sistemas GPS y GLONASS, aumentados con el sistema SBAS, están

limitados a aproximaciones de Categoría I (CAT I). En la actualidad, con los

recursos técnicos disponibles, sólo se puede garantizar con ese sistema

aproximaciones con guiado vertical APV-I, y APV-II (menor categoría que la

CAT I). El GBAS es más preciso que aquel en las inmediaciones del aeropuerto

(de 30 a 50 kilómetros), permitiendo la ejecución de aproximaciones de

precisión CAT I, II y III, e inclusive sería capaz de guiar a las aeronaves en

aterrizajes automáticos (autoland).

En la actualidad existen desarrollos de sistemas GBAS que permitirían la guía

para hasta 49 aproximaciones de precisión (hasta CAT III, aunque esto está

todavía bajo estudio) dentro de su cobertura VDB, prestando servicio a varias

pistas y posiblemente a más de un aeródromo



60


FUNCIONAMIENTO

Una estación terrena GBAS es instalada próxima a un aeropuerto con un

conocimiento muy preciso de su posición. El GBAS vigila las señales GPS ó

GLONASS en un aeródromo y transmite correcciones diferenciales de

pseudodistancia, mensajes de integridad locales y datos de aproximación (esto

lo diferencia ampliamente del DGPS convencional) directamente al receptor de

a bordo mediante una radiodifusión de datos VHF (VDB).

1.15. LA CARTA NACIONAL

1.15.1. NOMENCLATURA

1.15.2. CODIFICACION

1.16. CARTAS DE LA REGION DE APURIMAC

1.17. RECEPTORES SATELITALES

1.17.1. GPS (SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL)

El sistema global de navegación por satélite (GNSS) permite determinar

en todo el mundo la posición de un objeto, una persona o un vehículo con

una precisión hasta de centímetros (si se utiliza GPS diferencial), aunque

lo habitual son unos pocos metros de precisión. El sistema fue

desarrollado, instalado y empleado por el Departamento de Defensa de

los Estados Unidos. El sistema GPS está constituido por 24 satélites y

utiliza la triangulación para determinar en todo el globo la posición con

una precisión de más o menos metros.

El GPS funciona mediante una red de 24 satélites en órbita sobre el

planeta tierra, a 20.200 km, con trayectorias sincronizadas para cubrir

toda la superficie de la Tierra. Cuando se desea determinar la posición,

el receptor que se utiliza para ello localiza automáticamente como mínimo

tres satélites de la red, de los que recibe unas señales indicando la

identificación y la hora del reloj de cada uno de ellos. Con base en estas

señales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y calcula el tiempo que

tardan en llegar las señales al equipo, y de tal modo mide la distancia al

satélite mediante "triangulación" (método de trilateración inversa), la cual



61


se basa en determinar la distancia de cada satélite respecto al punto de

medición. Conocidas las distancias, se determina fácilmente la propia

posición relativa respecto a los tres satélites. Conociendo además las

coordenadas o posición de cada uno de ellos por la señal que emiten, se

obtiene la posición absoluta o coordenada reales del punto de medición.

También se consigue una exactitud extrema en el reloj del GPS, similar

a la de los relojes atómicos que llevan a bordo cada uno de los satélites.

La antigua Unión Soviética construyó un sistema similar llamado

GLONASS, ahora gestionado por la Federación Rusa.

Actualmente la Unión Europea está desarrollando su propio sistema de

posicionamiento por satélite, denominado Galileo.

A su vez, la República Popular China está implementando su propio

sistema de navegación, el denominado Beidou, que prevén que cuente

con entre 12 y 14 satélites entre 2011 y 2015. Para 2020, ya plenamente

operativo deberá contar con 30 satélites. En abril de 2011 tenían 8 en

órbita.

Satélite NAVSTAR GPS.



62


1.17.1.1. HISTORIA

En 1957, la Unión Soviética lanzó al espacio el satélite Sputnik I,

que era monitorizado mediante la observación del efecto Doppler

de la señal que transmitía. Debido a este hecho se comenzó a

pensar que, de igual modo, la posición de un observador podría

ser establecida mediante el estudio de la frecuencia Doppler de

una señal transmitida por un satélite cuya órbita estuviera

determinada con precisión.

La armada estadounidense rápidamente aplicó esta tecnología,

para proveer a los sistemas de navegación de sus flotas de

observaciones de posiciones actualizadas y precisas. Así surgió

el sistema TRANSIT, que quedó operativo en 1964, y hacia 1967

estuvo disponible, además, para uso comercial.

Las actualizaciones de posición, en ese entonces, se encontraban

disponibles cada 40 minutos y el observador debía permanecer

casi estático para poder obtener información adecuada.

Posteriormente, en esa misma década y gracias al desarrollo de

los relojes atómicos, se diseñó una constelación de satélites,

portando cada uno de ellos uno de estos relojes y estando todos

sincronizados con base en una referencia de tiempo determinado.

En 1973 se combinaron los programas de la Armada y el de la

Fuerza Aérea de los Estados Unidos (este último consistente en

una técnica de transmisión codificada que proveía datos precisos

usando una señal modulada con un código de PRN (Pseudo-

Random Noise: ruido pseudo-aleatorio), en lo que se conoció

como Navigation Technology Program (programa de tecnología

de navegación), posteriormente renombrado como NAVSTAR

GPS.

Entre 1978 y 1985 se desarrollaron y lanzaron once satélites

prototipo experimentales NAVSTAR, a los que siguieron otras

generaciones de satélites, hasta completar la constelación actual,

a la que se declaró con «capacidad operacional inicial» en

diciembre de 1993 y con «capacidad operacional total» en abril de

1995.



63


En 2009, este país ofreció el servicio normalizado de

determinación de la posición para apoyar las necesidades de la

OACI, y ésta aceptó el ofrecimiento.

1.17.1.2. CARACTERISTICAS TECNICAS Y PRESTACIONES

El Sistema Global de Navegación por Satélite lo componen:

1.17.1.2.1. SEGMENTO ESPECIAL

Satélites en la constelación: 24 (4 × 6 órbitas)

Altitud: 20200 km

Período: 11 h 58 min (12 horas sidéreas)

Inclinación: 55 grados (respecto al ecuador terrestre).

Vida útil: 7,5 años

Segmento de control (estaciones terrestres)

Estación principal: 1

Antena de tierra: 4

Estación monitora (de seguimiento): 5, Colorado Springs,

Hawai, Kwajalein, Isla de Ascensión e Isla de Diego

García

Señal RF

Frecuencia portadora:

Civil – 1575,42 MHz (L1). Utiliza el Código de Adquisición

Aproximativa (C/A).

Militar – 1227,60 MHz (L2). Utiliza el Código de Precisión

(P), cifrado.

Nivel de potencia de la señal: –160 dBW (en superficie

tierra).

Polarización: circular dextrógira.

Exactitud

Posición: oficialmente indican aproximadamente 15 m (en

el 95% del tiempo). En la realidad un GPS portátil

monofrecuencia de 12 canales paralelos ofrece una



64


precisión de 2,5 a 3 metros en más del 95% del tiempo.

Con el WAAS / EGNOS / MSAS activado, la precisión

asciende de 1 a 2 metros.

Hora: 1 ns

Cobertura: mundial

Capacidad de usuarios: ilimitada

Sistema de coordenadas:

Sistema Geodésico Mundial 1984 (WGS84).

Centrado en la Tierra, fijo.

Integridad: tiempo de notificación de 15 minutos o mayor.

No es suficiente para la aviación civil.

Disponibilidad: 24 satélites y 21 satélites. No es suficiente

como medio primario de navegación.

1.17.1.3. EVOLUCION DEL SISTEMA GPS

El GPS está evolucionando hacia un sistema más sólido (GPS III),

con una mayor disponibilidad y que reduzca la complejidad de las

aumentaciones GPS. Algunas de las mejoras previstas

comprenden:

Incorporación de una nueva señal en L2 para uso civil.

Adición de una tercera señal civil (L5): 1176,45 MHz

Protección y disponibilidad de una de las dos nuevas

señales para servicios de Seguridad Para la Vida (SOL).

Mejora en la estructura de señales.

Incremento en la potencia de señal (L5 tendrá un nivel de

potencia de –154 dB).

Mejora en la precisión (1 – 5 m).

Aumento en el número de estaciones de monitorización:

12 (el doble)

Permitir mejor interoperabilidad con la frecuencia L1 de

Galileo

El programa GPS III persigue el objetivo de garantizar que el GPS

satisfaga requisitos militares y civiles previstos para los próximos

30 años. Este programa se está desarrollando para utilizar un



65


enfoque en 3 etapas (una de las etapas de transición es el GPS

II); muy flexible, permite cambios futuros y reduce riesgos. El

desarrollo de satélites GPS II comenzó en 2005, y el primero de

ellos estará disponible para su lanzamiento en 2012, con el

objetivo de lograr la transición completa de GPS III en 2017. Los

desafíos son los siguientes:

Representar los requisitos de usuarios, tanto civiles como

militares, en cuanto a GPS.

Limitar los requisitos GPS III dentro de los objetivos

operacionales.

Proporcionar flexibilidad que permita cambios futuros para

satisfacer requisitos de los usuarios hasta 2030.

Proporcionar solidez para la creciente dependencia en la

determinación de posición y de hora precisa como servicio

internacional.

El sistema ha evolucionado y de él han derivado nuevos sistemas

de posicionamiento IPS-2 se refiere a Inertial Positioning System,

sistema de posicionamiento inercial, un sistema de captura de

datos, que permite al usuario realizar mediciones a tiempo real y

en movimiento, el llamado Mobile Mapping. Este sistema obtiene

cartografía móvil 3D basándose en un aparato que recoge un

escáner láser, un sensor inercial, sistema GNSS y un odómetro a

bordo de un vehículo. Se consiguen grandes precisiones, gracias

a las tres tecnologías de posicionamiento: IMU + GNSS +

odómetro, que trabajando a la vez dan la opción de medir incluso

en zonas donde la señal de satélite no es buena.



66


1.17.1.4. FUNCIONAMIENTO

La información que es útil al receptor GPS para determinar su

posición se llama efemérides. En este caso cada satélite emite

sus propias efemérides, en la que se incluye la salud del satélite

(si debe o no ser considerado para la toma de la posición), su

posición en el espacio, su hora atómica, información doppler, etc.

Mediante la trilateración se determina la posición del receptor:

Cada satélite indica que el receptor se encuentra en un punto

en la superficie de la esfera, con centro en el propio satélite y

de radio la distancia total hasta el receptor.

Obteniendo información de dos satélites queda determinada

una circunferencia que resulta cuando se intersecan las dos

esferas en algún punto de la cual se encuentra el receptor.

Teniendo información de un cuarto satélite, se elimina el

inconveniente de la falta de sincronización entre los relojes de

los receptores GPS y los relojes de los satélites. Y es en este



67


momento cuando el receptor GPS puede determinar una

posición 3D exacta (latitud, longitud y altitud).

1.17.1.5. FIABILIDAD DE LOS DATOS

Debido al carácter militar del sistema GPS, el Departamento de

Defensa de los EE. UU. Se reservaba la posibilidad de incluir un

cierto grado de error aleatorio, que podía variar de los 15 a los 100

m. La llamada disponibilidad selectiva (S/A) fue eliminada el 2 de

mayo de 2000. Aunque actualmente no aplique tal error inducido,

la precisión intrínseca del sistema GPS depende del número de

satélites visibles en un momento y posición determinados.

Con un elevado número de satélites siendo captados (7, 8 ó 9

satélites), y si éstos tienen una geometría adecuada (están

dispersos), pueden obtenerse precisiones inferiores a 2,5 metros



68


en el 95% del tiempo. Si se activa el sistema DGPS llamado SBAS

(WAAS-EGNOS-MSAS), la precisión mejora siendo inferior a un

metro en el 97% de los casos. Estos sistemas SBAS no se aplican

en Sudamérica, ya que esa zona no cuenta con este tipo de

satélites geoestacionarios. La funcionabilidad de los satélites es

por medio de triangulación de posiciones para brindar la posición

exacta de los celulares, vehículos, etc.

1.17.1.6. FUENTES DE ERROR

La posición calculada por un receptor GPS requiere en el instante

actual, la posición del satélite y el retraso medido de la señal

recibida. La precisión es dependiente de la posición y el retraso

de la señal.

Al introducir el atraso, el receptor compara una serie de bits

(unidad binaria) recibida del satélite con una versión interna.

Cuando se comparan los límites de la serie, las electrónicas

pueden meter la diferencia a 1% de un tiempo BIT, o

aproximadamente 10 nanosegundos por el código C/A. Desde

entonces las señales GPS se propagan a la velocidad de luz, que

representa un error de 3 metros. Este es el error mínimo posible

usando solamente la señal GPS C/A.

La precisión de la posición se mejora con una señal P(Y). Al

presumir la misma precisión de 1% de tiempo BIT, la señal P(Y)

(alta frecuencia) resulta en una precisión de más o menos 30

centímetros. Los errores en las electrónicas son una de las varias

razones que perjudican la precisión (ver la tabla).



69


Retraso de la señal en la ionosfera y la troposfera.

Señal multirruta, producida por el rebote de la señal en

edificios y montañas cercanos.

Errores de orbitales, donde los datos de la órbita del

satélite no son completamente precisos.

Número de satélites visibles.

Geometría de los satélites visibles.

Errores locales en el reloj del GPS.

1.17.1.7. VOCABULARIO BASICO EN GPS

BRG (bearing): Rumbo estimado entre dos puntos de

referencia (waypoints)

CMG (Course Made Good): rumbo entre el punto de partida y

la posición actual

EPE (Estimated Position Error): margen de error estimado por

el receptor

ETE (Estimated Time Enroute): tiempo estimado entre dos

waypoints

DOP (Dilution Of Precision): medida de la precisión de las

coordenadas obtenidas por GPS, según la distribución de los

satélites, disponibilidad de ellos...

ETA (Estimated Time to Arrival): hora estimada de llegada al

destino

1.17.1.8. INTEGRACION CON TELEFONIA MOVIL

Actualmente dentro del mercado de la telefonía móvil la tendencia

es la de integrar, por parte de los fabricantes, la tecnología GPS

dentro de sus dispositivos. El uso y masificación del GPS está

particularmente extendido en los teléfonos móviles smartphone, lo

que ha hecho surgir todo un ecosistema de software para este tipo

de dispositivos, así como nuevos modelos de negocios que van

desde el uso del terminal móvil para la navegación tradicional



70


punto-a-punto hasta la prestación de los llamados Servicios

Basados en la Localización (LBS).

Un buen ejemplo del uso del GPS en la telefonía móvil son las

aplicaciones que permiten conocer la posición de amigos

cercanos sobre un mapa base. Para ello basta con tener la

aplicación respectiva para la plataforma deseada (Android, Bada,

IOS, WP, Symbian) y permitir ser localizado por otros.

1.17.1.9. GPS Y LA TEORIA DE LA RELATIVIDAD

Los relojes en los satélites GPS requieren una sincronización con

los situados en tierra para lo que hay que tener en cuenta la teoría

general de la relatividad y la teoría especial de la relatividad. Los

tres efectos relativistas son: la dilatación del tiempo, cambio de

frecuencia gravitacional, y los efectos de la excentricidad. La

desaceleración relativista del tiempo debido a la velocidad del

satélite es de aproximadamente 1 parte de 1010, la dilatación

gravitacional del tiempo hace que el reloj del satélite alrededor de

5 partes entre 1010 más rápido que un reloj basado en la Tierra,

y el efecto Sagnac debido a rotación con relación a los receptores

en la Tierra. Si no se tuviese en cuenta el efecto que sobre el

tiempo tiene la velocidad del satélite y su gravedad respecto a un

observador en tierra, se produciría un corrimiento de 38



71


microsegundos por día, que a su vez provocarían errores de

varios kilómetros en la determinación de la posición.

1.17.1.10. APLICACIONES

1.17.1.10.1. CIVILES

Navegación terrestre (y peatonal), marítima y aérea.

Bastantes automóviles lo incorporan en la actualidad,

siendo de especial utilidad para encontrar direcciones o

indicar la situación a la grúa.

Teléfonos móviles

Topografía y geodesia.

Construcción (Nivelación de terrenos, cortes de talud,

tendido de tuberías, etc).

Localización agrícola (agricultura de precisión), ganadera

y de fauna.

Salvamento y rescate.

Deporte, acampada y ocio.

Para localización de enfermos, discapacitados y

menores.

Aplicaciones científicas en trabajos de campo (ver

geomática).



72


Geocaching, actividad deportiva consistente en buscar

"tesoros" escondidos por otros usuarios.

Para rastreo y recuperación de vehículos.

Navegación deportiva.

Deportes aéreos: parapente, ala delta, planeadores, etc.

Existe quien dibuja usando tracks o juega utilizando el

movimiento como cursor (común en los GPS Garmin).

Sistemas de gestión y seguridad de flotas.

Un dispositivo GPS civil Swiss Gadget 760GS colocado en

parabrisas y mostrando datos de navegación vehicular libre

Navegador GPS de pantalla táctil de un vehículo con información

sobre la ruta, así como las distancias y tiempos de llegada al punto

de destino.



73


1.17.1.10.2. MILITARES

Navegación terrestre, aérea y marítima.

Guiado de misiles y proyectiles de diverso tipo.

Búsqueda y rescate.

Reconocimiento y cartografía.

Detección de detonaciones nucleares.

Navegador con un software libre de navegación (Gosmore) usando

mapas libres de OpenStreetMap.

1.17.2. DGPS(SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GFLOBAL DIFERENCIAL)

Sistema de Posicionamiento Global Diferencial (DGPS) es una mejora de

sistema de posicionamiento global que ofrece una mayor precisión la

ubicación, desde el 15 metro nominal precisión del GPS a unos 10 cm en

el caso de las mejores implementaciones.

DGPS utiliza una red de estaciones de referencia, terrestres fijos para

transmitir la diferencia entre las posiciones indicadas por los satélites y

los sistemas de los puestos fijos conocidos. Estas estaciones transmiten

la diferencia entre el satélite medidos pseudorrangos y (calculados

internamente) pseudorrangos reales, y las estaciones receptoras pueden

corregir sus pseudorrangos por la misma cantidad. La señal de corrección

digital es típicamente transmitida localmente sobre transmisores

instalados en tierra de menor alcance.



74


El término se refiere a una técnica general de aumento. La Guardia

Costera de Estados Unidos (USCG) y la Guardia Costera Canadiense

(CCG) Cada ejecución de tales sistemas en los EE.UU. y Canadá en las

de onda larga de radio frecuencias entre 285 kHz y 325 kHz cerca de las

principales vías fluviales y puertos. Sistema DGPS del USCG ha sido

nombrado NDGPS (National DGPS) y ahora es administrado

conjuntamente por la Guardia Costera y el Departamento de

Administración Federal de Carreteras de Transporte de EE.UU. Se trata

de los sitios de radiodifusión ubicadas en todo el interior y las porciones

costeras de los Estados Unidos, incluyendo Alaska, Hawaii y Puerto Rico.

Un sistema similar que transmite las correcciones de los satélites en

órbita en lugar de transmisores instalados en tierra se denomina DGPS

de área amplia (WADGPS) o Satellite Based Augmentation System.



75


1.17.2.1. HISTORIA

Cuándo fue la primera que se puso en servicio GPS, los militares

de EE.UU. estaba preocupado por la posibilidad de que las

fuerzas enemigas utilizando las señales GPS disponibles a nivel

mundial para guiar a sus propios sistemas de armas.

Originalmente, el gobierno pensó que la "adquisición aproximada"

(C / A) señal sería sólo dar aproximadamente 100 metros la

precisión, pero con mejores diseños de receptores, la precisión

real fue de 20 a 30 metros. A partir de marzo de 1990, evitar

proporcionar tal precisión inesperada, el C / A de señal transmitida

en la frecuencia L1 (1575.42 MHz) se degrada deliberadamente

mediante compensación de su señal de reloj por una cantidad al

azar, equivalente a unos 100 metros de distancia. Esta técnica,

conocida como " disponibilidad selectiva "o SA, para abreviar,

degradó seriamente la utilidad de la señal de GPS para que los

usuarios no militares. Orientación más exacta posible a los

usuarios de receptores GPS de doble frecuencia, que también

recibieron la frecuencia L2 (1227.6 MHz), pero la transmisión L2,

destinada a uso militar, se ha cifrado y sólo estaba disponible para

los usuarios autorizados con las claves de cifrado.

Esto presenta un problema para los usuarios civiles que

dependían de base terrestre de radionavegación por sistemas

tales como LORAN, VOR y NDB sistemas que cuestan millones

de dólares cada año para mantener. El advenimiento de un

sistema de navegación global por satélite (GNSS) podría

proporcionar mucha mayor precisión y rendimiento a una fracción

del costo. Sin embargo, la exactitud inherente a la S / A de señal

era demasiado pobre para hacer de este realista. Los militares

recibieron múltiples solicitudes de la Administración Federal de

Aviación (FAA) , Estados Unidos (USCG) y el Departamento de

Transporte de Estados Unidos (DOT) para configurar S / A a un

lado para permitir el uso civil del GNSS, pero se mantuvo firme en

su oposición a por razones de seguridad.



76


A través de principios y mediados de la década de 1980, un

número de agencias ha desarrollado una solución al "problema"

SA. Dado que la señal SA pasó lentamente, el efecto de su

desplazamiento en el posicionamiento fue relativamente fija - es

decir, si el compensación era "100 metros hacia el este", que

compensan sería verdad sobre un área relativamente amplia. Esto

sugirió que la radiodifusión esta compensación a los receptores

GPS locales podría eliminar los efectos del SA, lo que resulta en

mediciones más cerca de un rendimiento teórico del GPS, a unos

15 metros. Además, otra fuente importante de errores en un punto

del GPS se debe a los retrasos de transmisión en la ionosfera,

que también podrían ser medidos y corregidos en la emisión. Esto

ofreció una mejora de alrededor de 5 metros de precisión, más

que suficiente para la mayoría de las necesidades civiles.

La Guardia Costera de EE.UU. fue uno de los promotores más

agresivos del sistema DGPS, experimentando con el sistema

sobre una base cada vez más amplia a través de finales de 1980

y principios de 1990. Estas señales se transmiten por marinos de

onda larga frecuencias, lo que podría recibir en existentes

radioteléfonos y se alimenta a los receptores GPS equipamiento

adecuado. Casi todos los principales proveedores de GPS ofrecen

unidades con entradas DGPS, no sólo para las señales de USCG,

sino también unidades de la aviación en ambos VHF o

comerciales de radio AM bandas.

Comenzaron enviando señales DGPS "calidad de producción" de

forma limitada en 1996 y se expandió rápidamente la red para

cubrir la mayoría de los puertos de los EE.UU. de la llamada, así

como la de San Lorenzo, en colaboración con la Guardia Costera

Canadiense. Los planes se pusieron en marcha para ampliar el

sistema a través de los EE.UU., pero esto no iba a ser fácil. La

calidad de las correcciones DGPS, generalmente cae con la

distancia, y los transmisores más grandes capaces de cubrir

grandes superficies tienden a agruparse cerca de las ciudades.

Esto significaba que las áreas de menor población, en particular



77


en el medio oeste y Alaska, tendrían poca cobertura por GPS con

base en tierra. A partir de noviembre 2013 sistema DGPS nacional

del USCG comprende 85 sitios de transmisión que proporcionan

cobertura doble a casi toda la costa de EE.UU. y vías navegables

interiores, incluyendo Alaska, Hawai y Puerto Rico. Además, el

sistema ofrece la cobertura de uno o dos a la mayoría de la parte

interior de Estados Unidos. En su lugar, la FAA (y otros)

comenzaron los estudios para la transmisión de las señales a

través de todo el hemisferio desde los satélites de

comunicaciones en órbita geoestacionaria. Esto ha llevado al

Sistema de Aumento de Área Amplia (WAAS) y sistemas

similares, aunque estos generalmente no se conocen como

DGPS, o alternativamente, "DGPS de área amplia". WAAS ofrece

una precisión similar a las redes DGPS basados en tierra de la

USCG, y ha habido cierta discusión de que éste se apagará como

WAAS esté en pleno funcionamiento.

A mediados de la década de 1990, estaba claro que el sistema de

SA ya no era útil en la función prevista. DGPS sería dejarla sin

efecto sobre los EE.UU., precisamente donde se consideró más

necesario. Además, la experiencia durante la Guerra del Golfo

demostró que el uso generalizado de los receptores civiles por las

fuerzas de Estados Unidos significaba que dejar SA encendido se

pensaba hacer daño a los EE.UU. más que si estuviera apagada.

Cita requerida] Después de muchos años de presión, que nos

llevó una orden ejecutiva por el presidente Bill Clinton para

conseguir SA apagado permanentemente en 2000.

Sin embargo, en este punto DGPS se había convertido en un

sistema para proporcionar más precisión que incluso una señal de

GPS no SA podría ofrecer individualmente. Hay varias otras

fuentes de error que comparten las mismas características que

SA en cuanto a que son los mismos en grandes áreas y por

cantidades "razonables" de tiempo. Estos incluyen los efectos

ionosféricos mencionados anteriormente, así como los errores en

los datos de efemérides de la posición del satélite y la deriva del



78


reloj de los satélites. Dependiendo de la cantidad de datos que

están siendo enviados en la señal de corrección de DGPS, la

corrección de estos efectos puede reducir el error de manera

significativa, las mejores implementaciones que ofrece una

precisión de menos de 10 cm.

Además de la continuación de las implementaciones de los

sistemas patrocinados USCG y de la FAA, un número de

vendedores han creado servicios DGPS comerciales, la venta de

su señal (o receptores para ella) para usuarios que requieren una

mayor precisión que las nominales ofertas 15 metros del GPS.

Casi todas las unidades de GPS comerciales, incluso los equipos

de mano, ahora ofrecen entradas de datos DGPS, y muchos

también apoyan WAAS directamente. Hasta cierto punto, una

forma de DGPS es ahora una parte natural de la mayoría de las

operaciones de GPS.

1.17.2.2. FUNCIONAMIENTO

Una estación de referencia calcula las correcciones diferenciales

para su propia ubicación y el tiempo. Los usuarios pueden ser de

hasta 200 millas náuticas (370 km) de la estación, sin embargo, y

algunos de los errores compensados variar con el espacio: en

concreto, el satélite efemérides errores y las introducidas por la

ionosfera y la troposfera distorsiones. Por esta razón, la exactitud

de DGPS disminuye con la distancia desde la estación de

referencia. El problema se puede agravar si el usuario y la

estación carecen de "inter visibilidad"-cuando no son capaces de

ver los mismos satélites.

1.17.2.3. PRECISION

Los Estados Unidos Plan de Radionavegación Federal y de la

IALA Recomendación relativa a la eficiencia y la vigilancia de los

servicios DGNSS en la banda de 283,5 a 325 kHz citan el

Departamento de Transporte de los Estados Unidos el crecimiento

de 1993 de error estimado 's de 0,67 m por cada 100 km del sitio

de difusión pero las mediciones de precisión a través del Atlántico,



79


en Portugal, sugieren una degradación de sólo 0,22 m por cada

100 km.

1.17.2.4. VARIACIONES

DGPS puede referirse a cualquier tipo de sistema de aumentación

basado en tierra (GBAS). Hay muchos sistemas operativos en uso

en todo el mundo, según la Guardia Costera de los EE.UU., 47

países tienen sistemas similares al NDGPS EE.UU. (Nationwide

Diferencial Global Positioning System).

red europea dgps

estados unidos ndgps

dgps canadiense

australia

1.17.2.5. PROCESAMIENTO POSTERIOR

El postproceso se utiliza en GPS diferencial para obtener las

posiciones exactas de los puntos desconocidos relacionándolos

con los puntos conocidos como marcadores de la encuesta.

Los GPS mediciones se suelen almacenar en la memoria del

ordenador en los receptores GPS, y se transfieren posteriormente

a un ordenador con el software GPS post-procesamiento. El

software calcula las líneas de base de datos utilizando la medición

simultánea de dos o más receptores GPS.

Las líneas de base representan una línea tridimensional trazada

entre los dos puntos ocupados por cada par de antenas GPS. Las

mediciones post-procesados permiten un posicionamiento más

preciso, porque la mayoría de los errores de GPS afectan cada

receptor casi por igual, y por lo tanto se pueden cancelar en los

cálculos.

Mediciones GPS diferenciales también se pueden calcular en

tiempo real por parte de algunos receptores GPS si reciben una

señal de corrección usando un receptor de radio independiente,

por ejemplo en la cinemática en tiempo real (RTK) la topografía o

la navegación.



80


La mejora de posicionamiento GPS no requiere mediciones

simultáneas de dos o más receptores en cualquier caso, pero

también se puede hacer mediante el uso especial de un único

dispositivo. En la década de 1990 cuando incluso los receptores

de mano eran bastante caros, algunos métodos de cuasi-

diferenciales se desarrollaron GPS, se utiliza el receptor por giros

rápidos de posiciones o bucles de 3-10 puntos topográficos.

1.18. DGPS RTK (REAL TIME CINEMATIC

Cinemático en Tiempo Real (RTK) de navegación por satélite es una técnica

utilizada para mejorar la precisión de los datos de posición derivados de los

sistemas de posicionamiento basados en satélites, siendo utilizable en

combinación con el GPS , el GLONASS y / o Galileo . Se utiliza mediciones de

la fase de la señal de onda portadora, en lugar de la de contenido de

información de la señal, y se basa en una sola estación de referencia para

proporcionar correcciones en tiempo real, proporcionando hasta centímetro -

nivel de exactitud. Con referencia al GPS, en particular, el sistema se conoce

comúnmente como Carrier-Fase de mejora o CPGPS. Tiene aplicación en la

encuesta de la tierra y en el levantamiento hidrográfico.



81


1.18.1. INFORMACION GENERAL

1.18.1.1. ANTCEDENTES

Normalmente, los receptores de navegación por satélite deben

alinear las señales enviadas desde el satélite a una versión

generada internamente de una secuencia binaria

pseudoaleatoria, también contenida en la señal. Puesto que la

señal del satélite necesita tiempo para alcanzar el receptor, las

dos secuencias no coinciden inicialmente; copia del satélite se

retrasa en relación con la copia local. Al retrasar cada vez más la

copia local, los dos ejemplares pueden llegar a ser alineados. El

correcto retardo representa el tiempo necesario para que la señal

en llegar al receptor, y desde este se puede calcular la distancia

desde el satélite.

La precisión de la medición de rango resultante es esencialmente

una función de la capacidad de los componentes electrónicos del

receptor para procesar con precisión las señales desde el satélite.

En general, los receptores son capaces de alinear las señales de

hasta aproximadamente 1% de un bit de ancho. Por ejemplo, el

código grueso de adquisición (C / A) enviado en el sistema GPS

envía un poco cada 0,98 microsegundos, por lo que un receptor

tiene una precisión de 0,01 microsegundos, o alrededor de 3

metros. El-sólo militar señal P (Y) enviado por los mismos satélites

se sincroniza diez veces más rápido, por lo que con técnicas

similares el receptor tendrá una precisión de alrededor de 30 cm .

Otros efectos introducen errores mucho mayores que esto, y

exactitud sobre la base de un sin corregir señal C / A es

generalmente de aproximadamente 15 m.

1.18.1.2. SEGUIMIENTO DE LA FASE PORTADORA

RTK sigue el mismo concepto general, pero utiliza de la señal de

la satélite onda portadora como su señal, haciendo caso omiso de

la información contenida dentro. La mejora es posible utilizar esta

señal puede ser muy alto si uno sigue a asumir una precisión de

1% en el bloqueo. Por ejemplo, en el caso de GPS, el código



82


grueso de adquisición (C / A) (transmitida en la señal L1) cambia

de fase a 1,023 MHz, pero la portadora L1 en sí es 1575,42 MHz,

más de mil veces más a menudo. La frecuencia de la portadora

corresponde a una longitud de onda de 19 cm para la señal de L1.

Un error de ± 1% en la medición de fase de la portadora L1 por lo

tanto corresponde a un ± 1,9 mm de error en la estimación de la

línea de base.

La dificultad en la fabricación de un sistema RTK se está

alineando correctamente las señales. Las señales de navegación

se codifican deliberadamente con el fin de permitir que sean

alineados con facilidad, mientras que cada ciclo de la portadora

es similar a cualquier otro. Esto hace que sea extremadamente

difícil saber si se ha alineado correctamente las señales o si son

"off by one", y están introduciendo así un error de 20 cm o un

múltiplo mayor de 20 cm. Esta ambigüedad entera problema

puede abordarse en cierta medida con métodos estadísticos

sofisticados que comparan las mediciones de las señales de C /

A y comparando los rangos resultantes entre múltiples satélites.

Sin embargo, ninguno de estos métodos puede reducir este error

a cero.

1.18.1.3. CONSIDERACIONES PRACTICAS

En la práctica, los sistemas RTK utilizan un único receptor de la

estación base y un número de unidades móviles. La estación base

retransmite la fase de la portadora que se observa, y las unidades

móviles comparan sus propias mediciones de fase con el recibido

desde la estación base. Hay varias maneras de transmitir una

señal de corrección desde la estación base a la estación móvil. La

manera más popular para lograr en tiempo real, transmisión de

señal de bajo costo es utilizar un módem de radio, por lo general

en la banda de UHF. En la mayoría de los países, ciertas

frecuencias se asignan específicamente para propósitos de RTK.

La mayoría de levantamiento topográfico equipo tiene un módem

de radio de banda UHF incorporado como una opción estándar.



83


Esto permite que las unidades para calcular su relativa posición

dentro de milímetros, aunque su posición absoluta es precisa

solamente a la misma exactitud que la posición calculada de la

estación base. La precisión nominal típico de estos sistemas es

de 1 centímetro ± 2 partes por millón (ppm) en horizontal y 2

centímetros de ± 2 ppm en vertical.

Aunque estos parámetros limitan la utilidad de la técnica RTK para

la navegación general, la técnica se adapta perfectamente a

papeles como la topografía. En este caso, la estación base se

encuentra en una ubicación encuestados conocido, a menudo un

punto de referencia, y las unidades móviles a continuación, se

puede producir un mapa de alta precisión mediante la adopción

de soluciones relativas a ese punto. RTK también ha encontrado

usos en sistemas de AutoDrive / piloto automático, la agricultura

de precisión, sistemas de control de maquinaria y papeles

similares.

La Estación de Referencia Virtual método (VRS) se extiende el

uso de RTK a toda un área de una red de estaciones de

referencia. Fiabilidad y precisión operativa depende de la

densidad y la capacidad de la red de estaciones de referencia.

Un funcionamiento continuo Estación de Referencia de la red

(CORS) es una red de estaciones base RTK que transmiten

correcciones, por lo general más de una conexión a Internet. La

exactitud se incrementa en una red CORS, porque más de una

estación de ayuda a asegurar el correcto posicionamiento y

protege contra una falsa inicialización de una sola estación base.

1.19. ESPECTRO ELECTROMAGNETICO

Se denomina espectro electromagnético a la distribución

energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido

a un objeto se denomina espectro electromagnético o



84


simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite

(espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una

sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de

manera análoga a una huella dactilar. Los espectros se pueden

observar mediante espectroscopios que, además de permitir ver

el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo, como son

la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación.

El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de

menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X,

pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos,

hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda,

como son las ondas de radio. Se cree que el límite para la longitud

de onda más pequeña posible es la longitud de Planck mientras

que el límite máximo sería el tamaño del Universo (véase

Cosmología física) aunque formalmente el espectro

electromagnético es infinito y continuo.

1.19.1. RANGOS

El espectro electromagnético cubre longitudes de onda muy variadas.

Existen frecuencias de 30 Hz y menores que son relevantes en el estudio

de ciertas nebulosas.1 Por otro lado se conocen frecuencias cercanas a

2,9×10’27 Hz, que han sido detectadas provenientes de fuentes

astrofísicas.

La energía electromagnética en una particular longitud de onda λ (en el

vacío) tiene una frecuencia f asociada y una energía de fotón E. Por tanto,

el espectro electromagnético puede ser expresado igualmente en

cualquiera de esos términos. Se relacionan en las siguientes ecuaciones:

Por lo tanto, las ondas electromagnéticas de alta frecuencia tienen una

longitud de onda corta y mucha energía mientras que las ondas de baja

frecuencia tienen grandes longitudes de onda y poca energía.



85


Por lo general, las radiaciones electromagnéticas se clasifican basándose

en su longitud de la onda en ondas de radio, microondas, infrarrojos,

visible –que percibimos como luz visible– ultravioleta, rayos X y rayos

gamma.

El comportamiento de las radiaciones electromagnéticas depende de su

longitud de onda. Cuando la radiación electromagnética interactúa con

átomos y moléculas puntuales, su comportamiento también depende de

la cantidad de energía por quantum que lleve. Al igual que las ondas de

sonido, la radiación electromagnética puede dividirse en octavas.3

La espectroscopia puede detectar una región mucho más amplia del

espectro electromagnético que el rango visible de 400 a 700 nm. Un

espectrómetro de laboratorio común y corriente detecta longitudes de

onda de 2 a 2500 nm.

1.19.2. BANDAS

Para su estudio, el espectro electromagnético se divide en segmentos o

bandas, aunque esta división es inexacta. Existen ondas que tienen una

frecuencia, pero varios usos, por lo que algunas frecuencias pueden

quedar en ocasiones incluidas en dos rangos.



86


1.19.3. RADIOFRECUENCIAS

En radiocomunicaciones, los rangos se abrevian con sus siglas en inglés.

Los rangos son:

Frecuencias extremadamente bajas: Llamadas ELF (Extremely

Low Frequencies), son aquellas que se encuentran en el intervalo

de 3 a 30 Hz. Este rango es equivalente a aquellas frecuencias

del sonido en la parte más baja (grave) del intervalo de percepción

del oído humano. Cabe destacar aquí que el oído humano percibe

ondas sonoras, no electromagnéticas, sin embargo se establece

la analogía para poder hacer una mejor comparación.

Frecuencias super bajas: SLF (Super Low Frequencies), son

aquellas que se encuentran en el intervalo de 30 a 300 Hz. En

este rango se incluyen las ondas electromagnéticas de frecuencia

equivalente a los sonidos graves que percibe el oído humano

típico.

Frecuencias ultra bajas: ULF (Ultra Low Frequencies), son

aquellas en el intervalo de 300 a 3000 Hz. Este es el intervalo

equivalente a la frecuencia sonora normal para la mayor parte de

la voz humana.

Frecuencias muy bajas: VLF, Very Low Frequencies. Se pueden

incluir aquí las frecuencias de 3 a 30 kHz. El intervalo de VLF es

usado típicamente en comunicaciones gubernamentales y

militares.



87


Frecuencias bajas: LF, (Low Frequencies), son aquellas en el

intervalo de 30 a 300 kHz. Los principales servicios de

comunicaciones que trabajan en este rango están la navegación

aeronáutica y marina.

Frecuencias medias: MF, Medium Frequencies, están en el

intervalo de 300 a 3000 kHz. Las ondas más importantes en este

rango son las de radiodifusión de AM (530 a 1605 kHz).

Frecuencias altas: HF, High Frequencies, son aquellas contenidas

en el rango de 3 a 30 MHz. A estas se les conoce también como

"onda corta". Es en este intervalo que se tiene una amplia gama

de tipos de radiocomunicaciones como radiodifusión,

comunicaciones gubernamentales y militares. Las

comunicaciones en banda de radioaficionados y banda civil

también ocurren en esta parte del espectro.

Frecuencias muy altas: VHF, Very High Frequencies, van de 30 a

300 MHz. Es un rango popular usado para muchos servicios,

como la radio móvil, comunicaciones marinas y aeronáuticas,

transmisión de radio en FM (88 a 108 MHz) y los canales de

televisión del 2 al 12 [según norma CCIR (Estándar B+G Europa)].

También hay varias bandas de radioaficionados en este rango.

Frecuencias ultra altas: UHF, Ultra High Frequencies, abarcan de

300 a 3000 MHz, incluye los canales de televisión de UHF, es

decir, del 21 al 69 [según norma CCIR (Estándar B+G Europa)] y

se usan también en servicios móviles de comunicación en tierra,

en servicios de telefonía celular y en comunicaciones militares.

Frecuencias super altas: SHF, Super High Frequencies, son

aquellas entre 3 y 30 GHz y son ampliamente utilizadas para

comunicaciones vía satélite y radioenlaces terrestres. Además,

pretenden utilizarse en comunicaciones de alta tasa de

transmisión de datos a muy corto alcance mediante UWB.

También son utilizadas con fines militares, por ejemplo en radares

basados en UWB.

Frecuencias extremadamente altas: EHF, Extrematedly High

Frequencies, se extienden de 30 a 300 GHz. Los equipos usados



88


para transmitir y recibir estas señales son más complejos y

costosos, por lo que no están muy difundidos aún.

Existen otras formas de clasificar las ondas de radiofrecuencia.

1.19.4. MICROONDAS

Cabe destacar que las frecuencias entre 1 GHz y 300 GHz, son llamadas

microondas. Estas frecuencias abarcan parte del rango de UHF y todo el

rango de SHF y EHF. Estas ondas se utilizan en numerosos sistemas,

como múltiples dispositivos de transmisión de datos, radares y hornos

microondas.

1.19.5. INFRAROJO

Las ondas infrarrojas están en el rango de 0,7 a 100 micrómetros. La

radiación infrarroja se asocia generalmente con el calor. Ellas son

producidas por cuerpos que generan calor, aunque a veces pueden ser

generadas por algunos diodos emisores de luz y algunos láseres.

Las señales son usadas para algunos sistemas especiales de

comunicaciones, como en astronomía para detectar estrellas y otros

cuerpos en los que se usan detectores de calor para descubrir cuerpos

móviles en la oscuridad. También se usan en los mandos a distancia de

los televisores y otros aparatos, en los que un transmisor de estas ondas

envía una señal codificada al receptor del televisor. En últimas fechas se

ha estado implementando conexiones de área local LAN por medio de

dispositivos que trabajan con infrarrojos, pero debido a los nuevos

estándares de comunicación estas conexiones han perdido su

versatilidad.

1.19.6. ESPECTRO VISIBLE

Por encima de la frecuencia de las radiaciones infrarrojas se encuentra lo

que comúnmente es llamado luz, un tipo especial de radiación

electromagnética que tiene una longitud de onda en el intervalo de 0,4 a



89


0,8 micrómetros. Este es el rango en el que el sol y las estrellas similares

emiten la mayor parte de su radiación. Probablemente, no es una

coincidencia que el ojo humano sea sensible a las longitudes de onda

que emite el sol con más fuerza. Las unidades usuales para expresar las

longitudes de onda son el Angstrom y el nanómetro. La luz que vemos

con nuestros ojos es realmente una parte muy pequeña del espectro

electromagnético. La radiación electromagnética con una longitud de

onda entre 380 nm y 760 nm (790-400 terahercios) es detectada por el

ojo humano y se percibe como luz visible. Otras longitudes de onda,

especialmente en el infrarrojo cercano (más de 760 nm) y ultravioleta

(menor de 380 nm) también se refiere a veces como la luz, aun cuando

la visibilidad a los seres humanos no es relevante. Si la radiación tiene

una frecuencia en la región visible del espectro electromagnético se

refleja en un objeto, por ejemplo, un tazón de fruta, y luego golpea los

ojos, esto da lugar a la percepción visual de la escena. Nuestro sistema

visual del cerebro procesa la multitud de frecuencias que se reflejan en

diferentes tonos y matices, y a través de este, no del todo entendido

fenómeno psico-físico, la mayoría de la gente percibe un tazón de fruta;

Un arco iris muestra la óptica (visible) del espectro electromagnético. En

la mayoría de las longitudes de onda, sin embargo, la radiación

electromagnética no es visible directamente, aunque existe tecnología

capaz de manipular y visualizar una amplia gama de longitudes de onda.

La luz puede usarse para diferentes

tipos de comunicaciones. Las ondas

electromagnéticas pueden

modularse y transmitirse a través de

fibras ópticas, lo cual resulta en una

menor atenuación de la señal con

respecto a la transmisión por el

espacio libre.



90


1.19.7. ULTRAVIOLETA

La luz ultravioleta cubre el intervalo de 4 a 400 nm. El Sol es una

importante fuente emisora de rayos en esta frecuencia, los cuales causan

cáncer de piel a exposiciones prolongadas. Este tipo de onda no se usa

en las telecomunicaciones, sus aplicaciones son principalmente en el

campo de la medicina.

1.19.8. RAYOS X

La denominación rayos X designa a una radiación electromagnética,

invisible, capaz de atravesar cuerpos opacos y de impresionar las

películas fotográficas. La longitud de onda está entre 10 a 0,01

nanómetros, correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 30.000

PHz (de 50 a 5.000 veces la frecuencia de la luz visible).

1.19.9. RAYOS GAMMA

La radiación gamma es un tipo de radiación electromagnética producida

generalmente por elementos radiactivos o procesos subatómicos como

la aniquilación de un par positrón-electrón. Este tipo de radiación de tal

magnitud también es producida en fenómenos astrofísicos de gran

violencia.

Debido a las altas energías que poseen, los rayos gamma constituyen un

tipo de radiación ionizante capaz de penetrar en la materia más

profundamente que la radiación alfa o beta. Dada su alta energía pueden

causar grave daño al núcleo de las células, por lo que son usados para

esterilizar equipos médicos y alimentos.



91


1.20. TELEDETECCION SATELITAL

En su sentido más amplio se entiende por Teledetección “la Adquisición de

información sobre un objeto a distancia, esto es, Sin que exista contacto

material entre el objeto o sistema Observado y el observador.

1.20.1. ¿POR QUE TELEDETECCION SATELITAL?

Cobertura global y sinóptica



92


Frecuencia de temporal

Homogeneidad de los datos

1.20.2. APLICACIONES MULTIDICIPLINARIAS



93


La observación a distancia de cualquier fenómeno requiere de la

confluencia de tres factores:

Fuente de energía

Interacción de dicha energía con la

Superficie objeto de estudio

Sistema de detección

Resolución espacial



94


Corresponde a la capacidad del sistema para distinguir el objeto más

pequeño posible en una imagen.

La resolución espacial de un sensor depende de varios factores como son

la altura orbital, velocidad de exploración y el número de detectores. En la

actualidad la resolución de los sensores varía desde 1 m (IKONOS-2)

hasta 5000 m (METEOSAT).

Resolución espectral

Indica la capacidad del sensor para discriminar la radiancia detectada en

distintas longitudes de onda del espectro electromagnético. Cuanto mayor

sea el número de bandas en que trabaja el sensor y más estrechas sean

tanto mejor es la resolución espectral.

La elección del número, anchura y localización de las bandas espectrales

que incluye un sensor está relacionada con los objetivos de diseño. Por

ejemplo un sensor meteorológico necesita bandas en el térmico, o en el

infrarrojo medio para observar la humedad de la atmósfera. Un sensor de

recursos naturales necesita bandas que permitan discriminar la vegetación

y el color de las superficies.

Resolución radiométrica.



95


Capacidad del sensor para discriminar niveles o intensidades de radiancia

espectral.

En los sensores a bordo de satélites, el número oscila entre 64,128, 256,

1024. Este rango de codificación varía con los distintos sensores, no

obstante en la actualidad la mayoría de los sistemas ofrecen digitalización

de 256 niveles, con excepción de NOAA que trabaja con 1024 niveles.

Resolución temporal

Indica la periodicidad con que el sensor puede adquirir imágenes de la

misma porción de la superficie terrestre.

Algunas resolución temporales son las siguientes: METEOSAT

proporciona una imagen cada 30 minutos; NOAA una imagen cada 12

horas; LANDSAT cada 16 días; SPOT cada 26 días.

Radiómetros multiespectrales

Son sensores ópticos-electrónicos que registran radiación reflejada y

emitida por la superficie terrestre y la separan en distintas bandas

espectrales.



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Adquieren información de la superficie terrestre de forma secuencial, a

intervalos regulares, de forma que a cada medida corresponde a un ángulo

de visión denominado IFOV (Instantaneous Field of View) o “campo de

visión instantáneo”.

Radiómetros de barrido

Radiómetros de empuje

Radiómetros de barrido

Adquieren información en una serie de líneas procedentes de estrechas

franjas de terreno transversales a la dirección de desplazamiento de la

plataforma de observación. En cada barrido, la energía recibida es

muestreada mediante un espejo rotatorio.

Radiómetros de empuje

Estos radiómetros difieren de los de barrido porque en lugar de espejo

oscilante trabajan con una cadena lineal de detectores que cubre todo el

campo de visión angular del sensor y que se desplaza a lo largo de la

trayectoria de la plataforma.

SATÉLITES DE OBSERVACIÓN

Los satélites artificiales constituyen un objeto artificial situado en el espacio

que da vueltas de la tierra, siguiendo una órbita específica.

SATELITES GEOESTACIONARIOS

Se desplazan a una órbita ecuatorial alta (aproximadamente de 36.000

km). A esta distancia la velocidad orbital del satélite es la misma que la de

rotación de la tierra (15 grados de longitud por hora).



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En teledetección, ejemplos de satélites geoestacionarios son los satélites

meteorológicos. La resolución espacial de este tipo de plataformas es baja,

del orden de miles de metros (2500 a 5000 m).

SATELITES HELIOSÍNCRONOS

Se sitúan en órbitas en una órbita heliosíncrona,

esto es, el plano de la órbita del satélite se mantiene

fijo en relación al plano orbital de la tierra alrededor

del sol.

Estas órbitas son posibles entre los 300 y 1500 km

de altitud.

1.21. SENSORES REMOTOS

La teledetección o percepción remota engloba una serie de técnicas y procesos

que permiten obtener una imagen de la superficie terrestre de forma remota, es

decir captada por sensores situados en satélites o aviones, y posteriormente

tratarla e interpretarla con el objetivo de obtener información de la superficie

terrestre y de sus cambios, teniendo en cuenta que esta información:

Es global, abarcando grandes áreas con buena resolución espacial.

Es objetiva, pues se recoge mediante sensores calibrados.

Es periódica, pues se recoge incluso varias veces al día.

Es digital, por tanto, susceptible de tratamiento informático.



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Según Chuvieco (2008), un sistema de teledetección espacial se compone de

los siguientes elementos:

Fuente de energía, que supone el origen de la radiación electro-

magnética que detecta el sensor.

Cubierta terrestre.

Sistema sensor (sensor-plataforma).

Sistema de percepción-comercialización.

Intérprete, que convierte los datos en información de interés.

Usuario final.

1.21.1. TECNOLOGIA LIDAR

LIDAR (un acrónimo del inglés Light Detection and Ranging o Laser

Imaging Detection and Ranging) es una tecnología que permite determinar

la distancia desde un emisor láser a un objeto o superficie utilizando un haz

láser pulsado. Al igual que ocurre con la tecnología radar, donde se utilizan

ondas de radio en vez de luz, la distancia al objeto se determina midiendo

el tiempo de retraso entre la emisión del pulso y su detección a través de la

señal reflejada. En general, la tecnología lidar tiene aplicaciones en

geología, sismología y física de la atmósfera.



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1.22. DRONES Y LA TOPOGRAFIA

Un vehículo aéreo no tripulado UAV, por las siglas en inglés de Unmanned

Aerial Vehicle, o sistema aéreo no tripulado UAS de Unmanned Aerial System,

conocido en castellano por sus siglas como VANT y como drone, es una

aeronave que vuela sin tripulación.

Aunque hay UAV de uso civil recién certificados, como el FT-ALTEA, también

son usados en aplicaciones militares, donde son denominados vehículo aéreo

de combate no tripulado UCAV por su nombre en inglés. Para distinguir los

VANT de los misiles, un VANT se define como un vehículo sin tripulación

reutilizable, capaz de mantener un nivel de vuelo controlado y sostenido, y

propulsado por un motor de explosión o de reacción. Por tanto, los misiles de

crucero no son considerados VANT porque, como la mayoría de los misiles, el

propio vehículo es un arma que no se puede reutilizar, a pesar de que también

es no tripulado y en algunos casos guiado remotamente.

Hay una amplia variedad de formas, tamaños, configuraciones y características

en el diseño de los VANT. Históricamente los VANT eran simplemente aviones

pilotados remotamente (en inglés: drones), pero cada vez más se está

empleando el control autónomo de los VANT. En este sentido se han creado

dos variantes: algunos son controlados desde una ubicación remota, y otros

vuelan de forma autónoma sobre la base de planes de vuelo preprogramados

usando sistemas más complejos de automatización dinámica. Cabe destacar

que las aeronaves controladas remotamente en realidad no califican para ser

llamadas como VANT, ya que los vehículos aéreos pilotados remotamente (o

por control remoto) se conocen como Aeronaves Radiocontroladas o Aeronaves

R/C; esto debido a que, precisamente, los VANT son también sistemas

autónomos que pueden operar sin intervención humana alguna durante su

funcionamiento en la misión a la que se haya encomendado, es decir, pueden

despegar, volar y aterrizar automáticamente.

Actualmente, los VANT militares realizan tanto misiones de reconocimiento

como de ataque.3 Si bien se ha informado de muchos ataques de drones con

éxito, también son susceptibles de provocar daños colaterales y/o identificar

objetivos erróneos, como con otros tipos de arma.2 Los VANT también son



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utilizados en un pequeño pero creciente número de aplicaciones civiles, como

en labores de lucha contra incendios o seguridad civil, como la vigilancia de los

oleoductos. Los vehículos aéreos no tripulados suelen ser preferidos para

misiones que son demasiado "aburridas, sucias o peligrosas" para los aviones

tripulados.

DESVENTAJAS DE LOS VANT

Pueden clasificarse de la siguiente manera:

Técnicas

Éticas

Económicas

Desventajas técnicas

El enlace vía satélite puede ser hackeado en tiempo de guerra y de esta

forma, romperse el canal de comunicaciones entre el operador en tierra

y el VANT e interceptar sus datos, como ocurrió en Irak y Afganistán,

cuando los insurgentes accedieron a los VANT mediante el SkyGrabber,

un programa para uso doméstico cuyo coste era de US$ 25 dólares o

introducir un virus para inutilizarlos, igual que en octubre de 2011 cuando

la flota de predators fue inmovilizada por el ataque de un virus

informático.



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Un tiempo de retardo entre la emisión de instrucciones y su recepción,

para su proceso y ejecución, lo que en condiciones críticas puede ser

fatal para la aeronave.

Influencia en su funcionamiento por los fenómenos físicos, como la

actividad solar, mal clima, tormentas de rayos, la cual produce cambios

en la ionosfera.

Capacidad de vuelo limitada por el tipo de combustible, fuente de

energía, tamaño, alcance y su sistema de navegación.

Desventajas éticas

La posibilidad de que la inteligencia artificial del UAV pudiera determinar

por sí misma los objetivos a atacar.

La insensibilidad sobre las consecuencias de la guerra, al mantenerse a

distancia de los conflictos.

Su comercialización no controlada, pudiendo ser adquiridos por

personas o grupos de dudosa ética, como en el caso de la oferta a Daniel

Gárate, un peruano afincado en Los Ángeles cuyo negocio se centraba

en usar un drone que sujeta una cámara con la que graba tomas aéreas

de gran resolución a bajo precio, quien rechazó en 2011 filmar con uno

de estos dispositivos la boda de Kim Kardashian.

Algunas personas pueden ser grabadas y fotografiadas de forma ilegal,

tanto en espacios privados como públicos, constituyendo tal motivo una

seria amenaza a la inviolabilidad de la privacidad personal.

Desventajas económicas

El alto coste de su adquisición y mantenimiento (30 veces superior a su

equivalente tripulado) dificulta enormemente su uso civil, para empresas

privadas y compañías, por ser un diseño relativamente nuevo en el

desarrollo de la tecnología, ya que un helicóptero tripulado Eurocopter

EC120 Colibri cuesta US$ 1,4 millones de dólares, mientras que el

sistema MQ-8B Fire Scout, el más grande de su tipo para uso

experimental en portaaviones, tiene un coste aproximado de US$ 50

millones, entre el aparato, la estación de control y el enlace por satélite.

El mantenimiento de estos aparatos no es menor; en junio de 2011 la Oficina

de Aduanas y Protección Fronteriza de los Estados Unidos puso en marcha dos



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programas de vigilancia: uno no tripulado, basado en el RQ-9 Reaper y otro

tripulado, en una avioneta Cessna.

Los Reaper volaron 10 000 horas, lo que condujo a la detención de 4865

indocumentados y 238 traficantes de drogas. Esto supuso el 1.5 % del número

total de inmigrantes ilegales capturados en el mismo período de tiempo (327

577) con un coste de US$ 3600 dólares por hora, calculado a US$ 7054 dólares

para cada inmigrante ilegal o traficante de drogas capturado, mientras que la

avioneta tripulada equipada con un sensor de infrarrojos (FLIR) adquirida y

operada por US$ 1,2 millones de dólares, obtuvo la detención de 6500 a 8000

extranjeros indocumentados y la incautación de US$ 54 millones de dólares en

marihuana. Esos números calculan un costo por extranjero ilegal para la

avioneta tripulada Cessna de US$ 230 dólares por extranjero, por los 7054

dólares del Reaper.

Estos hechos hacen que no se hayan usado hasta ahora para uso civil, aunque

para el uso militar, un avión no tripulado es más barato que un avión tripulado

militar, para el uso civil han sido autorizados para hacerlo.

APLICACIONES

Se pueden aplicar en ambientes de alta toxicidad química y radiológicos en

desastres tipo Chernóbil, en los que sea necesario tomar muestras con alto

peligro de vidas humanas y realizar tareas de control de ambiente. Las

aeronaves cumplen con las normas regulatorias establecidas en el Tratado de

Cielos Abiertos de 1992 que permiten los vuelos de VANT sobre todo el espacio

aéreo de sus signatarios. Además, pueden cooperar en misiones de control del

narcotráfico y contra el terrorismo. También podrían grabar vídeos de alta

calidad para ser empleados como medios de prueba en un juicio internacional.

En España la compañía Flightech Systems ha obtenido ya el primer certificado

experimental de Europa por parte de AESA para VANT de uso civil del avión

FT_ALTEA.

En el ámbito de la observación de la tierra los UAV tienen múltiples aplicaciones

y posibilidades en el mercado civil:

Internet: distribución de señal gratuita de internet



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Cartografía: realización de ortofotomapas y de modelos de elevaciones

del terreno de alta resolución.

Agricultura: gestión de cultivos.

Servicios forestales: seguimiento de las áreas boscosas, control de

incendios.

Geología.

Hidrología.

Medio ambiente: estado de la atmósfera.

Control de obras y evaluación de su impacto.

Seguimiento de la planificación urbanística.

Gestión del patrimonio.

Seguridad y control fronterizo.

También se aprovecha la ventaja de que su duración máxima volando solo es

limitada por su combustible y por su sistema de vuelo, sin tener las limitaciones

correspondientes a tener tripulación.

Trabajo de Topo II - Yenson

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