Trabajo Domiciliario Geodesia

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UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRION” ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA CIVIL TRABAJO DOMICILIARIO Enumerar, describir y realizar ejemplos (mínimo 5) de las fuentes de error en los GPS. Enumerar, describir y realizar ejemplos (mínimo 5) de las aplicaciones de los GPS. Realizar 5 ejercicios de segmentación dinámica aplicado con GPS. Ejemplos aplicativos con el GPS en la carrera de Ingeniería Civil. (Ojo: Los ejemplos tienen que ser sustentados con ejercicios matemáticos, la cantidad de ejemplos es de acuerdo a cada grupo, a mayor cantidad de ejemplos mayor puntos por cada ejemplo desarrollado) GPS El sistema de posicionamiento global (GPS) es un sistema que permite determinar en todo el mundo la posición de un objeto (una persona, un vehículo, lugares, etc.) Con una precisión de hasta centímetros (si se utiliza GPS diferencial), aunque lo habitual son unos pocos metros de precisión. El GPS funciona mediante una red de 24 satélites en órbita sobre el planeta tierra, a 20 200 km de altura, 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 GEODESIA SATELITAL Y FOTOGRAFETRIA 1

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UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRION”ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA CIVILTRABAJO DOMICILIARIO

Enumerar, describir y realizar ejemplos (mínimo 5) de las fuentes de

error en los GPS.

Enumerar, describir y realizar ejemplos (mínimo 5) de las aplicaciones

de los GPS.

Realizar 5 ejercicios de segmentación dinámica aplicado con GPS.

Ejemplos aplicativos con el GPS en la carrera de Ingeniería Civil. (Ojo:

Los ejemplos tienen que ser sustentados con ejercicios matemáticos, la

cantidad de ejemplos es de acuerdo a cada grupo, a mayor cantidad de

ejemplos mayor puntos por cada ejemplo desarrollado)

GPS

El sistema de posicionamiento global (GPS) es un sistema que permite

determinar en todo el mundo la posición de un objeto (una persona, un

vehículo, lugares, etc.) Con una precisión de hasta centímetros (si se utiliza

GPS diferencial), aunque lo habitual son unos pocos metros de precisión.

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

tierra, a 20 200 km de altura, 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 cuatro satélites de la

red, de los que recibe unas señales indicando la identificación y la hora del reloj

de cada uno de ellos. 

A.- FUENTES DE ERROR EN LOS GPS:

FUENTES DE ERROR:

Los errores del sistema GPS son una combinación de ruido, desajustes y es pureas. Los errores ´por ruido son efecto de ruido del código PRB (alrededor de un metro) y ruido en el receptor (un metro aproximadamente). Los errores por desajustes son resultado de la disponibilidad selectiva y otros factores.

Cuando en topografía hablamos de la posición obtenida mediante técnicas, GPS se dice que es bastante precisa y libre de errores. Sin embargo, existen

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UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRION”ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA CIVILdiferentes fuentes de errores que degradan la posición GPS desde algunos metros, en teoría, hasta algunas decenas de metros.

Estas fuentes de error son:

a) Retrasos ionósferas y atmosféricos.b) Errores en el reloj del satélite y del receptor.c) Efecto multitrayectoriad) Dilución de la precisióne) Disponibilidad selectiva

A) RETRASOS IONOSFEROS:

Al pasar la señal del satélite través de la ionosfera, su velocidad disminuye, produciéndose un efecto similar a la refracción. Estos retrasos atmosféricos pueden introducir un error en el cálculo de la distancia, ya que la velocidad de la señal se ve afectada. (La luz solo tiene velocidad constante en el vacío). Este retraso, no es constante de manera que existen diversos factores que influyen.

1.- ELEVACION DEL SATELITE:

Las señales de satélites que se encuentran en un ángulo de elevación bajo se verán más afectadas que las señales de satélites que se encuentran en un ángulo mayor, debido a que la distancia a recorrer es mayor.

2.- LA DENSIDAD DE LA IONOSFERA ESTA AFECTADA POR EL SOL:

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UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRION”ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA CIVILDurante la noche, la influencia es mínima. Durante el día, el efecto de la ionosfera se incremente y disminuye la velocidad de la señal.

3.- EL VAPOR DE AGUA:

El vapor de agua contenido en la atmosfera también puede afectar las señales GPS. Este efecto, el cual puede resultar en una degradación de la posición, puedes ser reducido utilizando modelos atmosféricos.

B) ERRORES EN EL RELOJ DEL SATELITE O DEL RECPTOR:

A pesar de la alta precisión de los relojes (cerca de tres nanosegundos), algunas veces presentan una pequeña variación de marcha y producen pequeños errores, afectando la exactitud de la posición. El departamento de Defensa de los Estados Unidos, observa permanentemente los relojes de los satélites mediante el segmento de control y puede corregir cualquier deriva que pueda encontrar.

C) EFECTO MULTITRAYECTORIA:

Este error puede darse cuando el receptor se sitúa cerca de una gran superficie reflectora, tal como un lago o un edificio. Es debido a que la señal del satélite no viaja directamente a la antena, sino que llega primero al objeto cercano y luego es reflejada a la antena, provocando una medición falsa. Este tipo de errores pueden ser reducidos utilizando antenas GPS especiales que incorporan un plano de la tierra, que filtra las señales procedentes con un ángulo de elevación bajo.

Para obtener la más alta exactitud, la solución preferida es la antena de bobina anular (choke ring antenna).una antena de bobina anular tiene 4 o 5 anillos concéntricos alrededor de la antena que atrapan cualquier señal indirecta.el efecto multitrayectoria afecta únicamente a las mediciones topográficas de alta precisión.

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D) DILUCION DE LA PRECISION:

Las mediciones de los satélites pueden ser mejores o peores dependiendo de qué satélites se empleen para efectuar una medición de posición, ya que dependiendo de los ángulos relativos en el espacio la geometría puede aumentar o disminuir la incertidumbre, al no ser realmente las distancias medidas valores exactos, sino que se ven afectadas de unos posibles errores que hacen que estén definidas dentro de una banda de incertidumbre. Así, el lugar geométrico de puntos a una determinada distancia del satélite es en realidad una esfera "difusa". Como la posición del usuario quedaba definida por la intersección de dichas esferas ya no será un único punto sino un cierto volumen.

E) DISPONIBILIDAD SELECTIVA:

La disponibilidad selectiva es la degradación intencionada que de las señales del servicio de posicionamiento estándar (SPS) mediante variaciones en los datos de corrección de reloj. La disponibilidad selectiva está controlada por la disponibilidad selectiva está controlada por el Departamento de defensa de los

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UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRION”ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA CIVILestados unidos para limitar la precisión a los usuarios no pertenecientes al gobierno o defensa estadounidenses. La precisión potencial del código C/A de 30 metros es reducida hasta 100 metros (dos desviaciones estándar). 

B.- APLICACIONES DE LOS GPS

AGRICULTURA

La combinación del GPS con los sistemas de información geográfica, GIS, ha hecho posible el desarrollo y aplicación de la ‘agricultura de precisión’ o de localización específica. Esas tecnologías permiten acoplar datos obtenidos en tiempo real con información sobre posicionamiento, lo que conduce al análisis y el manejo eficientes de gran cantidad de datos geoespaciales. Las aplicaciones

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UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRION”ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA CIVILen la agricultura de precisión basadas en el GPS se están usando, además, en la planificación de cultivos, el levantamiento de mapas topográficos, muestreo de los suelos, orientación de tractores, exploración de cultivos, aplicaciones de tasa variable y mapas de rendimiento. Además, el GPS permite a los agricultores trabajar en condiciones de baja visibilidad en los campos, por ejemplo con lluvia, polvo, niebla o penumbra.

La agricultura de precisión tiene que ver con el acopio de datos geoespaciales oportunos sobre los requerimientos de los suelos, las plantas y los animales y la prescripción y aplicación de tratamientos localizados específicamente para elevar la producción y proteger el medio ambiente.

Con el uso del GPS, los sistemas de información geográfica (GIS) y otros sistemas de teledetección, es posible recopilar la información necesaria para mejorar el uso de la tierra y el agua. Los agricultores pueden lograr otros beneficios combinando un mejor uso de fertilizantes y otros correctivos para los suelos, determinando el umbral económico para el tratamiento de plagas y malezas y protegiendo, al propio tiempo, los recursos naturales para uso futuro.

Los fabricantes de equipos GPS han desarrollado varias herramientas para ayudar tanto a los agricultores individuales como a las empresas agrícolas a ser más productivos y eficientes en sus actividades de agricultura de precisión. Actualmente, muchos agricultores utilizan productos derivados del GPS para mejorar sus operaciones agrícolas. Los receptores del GPS recopilan información de posicionamiento a fin de hacer levantamientos de los linderos de las parcelas, viales, sistemas de riego y zonas dentro de los cultivos afectadas por problemas como malezas o enfermedades. La exactitud del GPS permite a los agricultores el levantamiento de mapas de sus campos con medidas precisas de las parcelas, localización de carreteras y distancias entre puntos de interés. El GPS permite a los agricultores dirigirse, año tras año con precisión, a lugares determinados de sus campos, ya sea para recoger muestras del suelo o vigilar la situación del cultivo.

Los especialistas en cultivos utilizan aparatos resistentes para la recolección de datos con GPS a fin de determinar el posicionamiento exacto de infestaciones de plagas, insectos y malezas. Las zonas del cultivo con problemas de plagas pueden identificarse con precisión y reflejarse en mapas para futuras decisiones de manejo y recomendaciones sobre insumos. Esos datos también pueden utilizarlos las avionetas de fumigación para rociar los campos con gran precisión y sin necesidad de “señalizadores” humanos en tierra para orientarlas

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AVIACION

Los aviadores de todo el mundo utilizan el GPS para elevar la seguridad y la eficiencia de sus vuelos. Con su precisión, continuidad y cobertura global, el GPS ofrece servicios de navegación por satélite sin obstáculos que satisfacen muchos de los requisitos de los usuarios de la aviación. El posicionamiento y la navegación hacen posible la determinación tridimensional de la posición para todas las fases del vuelo, desde el despegue, el vuelo en ruta y el aterrizaje, hasta el movimiento sobre la superficie del aeropuerto.

Vista de pilotos en el interior de la cabina durante un aterrizaje La tendencia hacia el concepto de la navegación en la región entraña un mayor papel para el GPS. La navegación regional permite a la aeronave volar rutas de mayor demanda, entre puntos perfectamente definidos e independientes de cualquier infraestructura de tierra. Se han expandido los procedimientos para el uso de los servicios del GPS y sus ampliaciones en todas las fases del vuelo. Así ha sido, sobre todo en regiones que carecen de equipos adecuados de asistencia o vigilancia de la navegación basados en tierra.

Rutas aéreas nuevas, más eficientes y en continua expansión, resultado del GPS, continúan extendiéndose. Se han logrado grandes ahorros en tiempo y dinero. En muchos casos, aeronaves que sobrevolaban zonas de datos escasos, como los océanos, han sido capaces de reducir la separación entre ellas sin afectar su seguridad, lo que ha permitido a más aeronaves compartir las rutas más favorables y eficientes, con el consiguiente ahorro de tiempo y combustible, y la elevación de los ingresos por concepto de carga.

Se están introduciendo mejoras en la aproximación a los aeropuertos, incluso en lugares remotos donde los servicios tradicionales de ayuda terrestres no existen,

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UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRION”ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA CIVILtodo lo cual incrementa de manera significativa la seguridad y los beneficios de las operaciones. En algunas regiones del mundo las señales de los satélites son ampliadas, o mejoradas, para aplicaciones aeronáuticas especiales tales como aterrizajes en condiciones de poca visibilidad. En esos casos, pueden realizarse operaciones de aun mayor precisión.

Una buena noticia para la comunidad aeronáutica es que el GPS se está mejorando y modernizando constantemente. El principal componente de la modernización que está teniendo lugar en la parte civil es la adición de dos nuevas señales para ampliar el servicio civil actual. La primera de ellas es para uso general en aplicaciones donde la vida humana no corre peligro. La segunda señal estará protegida internacionalmente para uso de la navegación aérea. Con esa nueva señal para la seguridad de la vida humana se robustece aun más el GPS para muchas aplicaciones aeronáuticas.

Vista inferior de un avión en vuelo Esta segunda señal para la seguridad de la vida humana proporcionará beneficios importantes más allá de las actuales posibilidades que proporciona el GPS. Disponer de esa señal aumenta las posibilidades de las aproximaciones por instrumentos en todo el mundo ya que permite el empleo de aviónica de frecuencia doble. Eso quiere decir que los errores que ocurren en las señales debido a perturbaciones en la ionosfera pueden reducirse significativamente mediante el empleo de dos señales simultáneas. Así se fortalecerá más el sistema general, para que incluya precisión, disponibilidad e integridad, y hará posible una maniobra de aproximación muy precisa con poca o ninguna inversión en infraestructura de tierra.

La confianza depositada en el GPS y sus ampliaciones, como actuales y futuros cimientos de los sistemas de gestión del tráfico aéreo, son una parte importante en la mayoría de los planes nacionales. Las autoridades competentes que están impulsando el GPS han observado y documentado reducciones

significativas en el tiempo de vuelo, el volumen de trabajo y los costos de operación, tanto para el usuario del espacio aéreo como para el proveedor del servicio. El GPS es, además, componente esencial de muchos otros sistemas aeronáuticos, como el Sistema de Alerta de Proximidad de Tierra (EGPWS, por sus siglas en inglés), que ha demostrado su valor en la reducción del riesgo de

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UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRION”ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA CIVILVuelo Controlado en el Terreno, una de las principales causas de muchos accidentes aéreos.

CARRETERAS Y AUTOPISTAS

Se calcula que los retrasos causados por la congestión en autopistas, calles y sistemas de tránsito en todo el mundo acarrean una menor productividad calculada en cientos de miles de millones de dólares anuales. Otros aspectos negativos de la congestión de tráfico son los daños personales y materiales, la mayor contaminación y el despilfarro de combustible.

La disponibilidad y precisión del GPS resulta en mayor eficiencia y seguridad para los vehículos en las autopistas, calles y sistemas de transporte público en todo el mundo. Muchos de los problemas asociados con la asignación de rutas y el despacho de vehículos comerciales se ven grandemente reducidos, e incluso eliminados por completo, gracias a la ayuda del GPS. Así

sucede también con la gestión de los sistemas de transporte público, el personal de mantenimiento de las carreteras y la operación de los vehículos de emergencia.

El GPS cuenta con la localización automática de vehículos y la orientación dentro del vehículo, funciones muy utilizadas en todo el mundo en la actualidad. Al combinar la tecnología del posicionamiento del GPS con sistemas que pueden reflejar en pantalla información geográfica o con sistemas que automáticamente

transmiten datos a pantallas u ordenadores, se ha abierto una nueva dimensión al transporte de superficie.

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UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRION”ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA CIVILEl sistema de información geográfica, GIS, almacena, analiza y muestra información de referencia geográfica proporcionada en gran parte por el GPS. El GIS se emplea en la actualidad para supervisar la ubicación de los vehículos, lo que posibilita aplicar estrategias más eficaces que ayudan a que los vehículos se atengan al horario, y dar informaciones más precisas a los pasajeros acerca del horario de llegada. Los sistemas de transporte público utilizan esa función para rastrear los servicios de ferrocarriles, autobuses y otros a fin de mejorar su funcionamiento puntual.

CRONOMETRIA

Además de la longitud, latitud y altitud, el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) proporciona una cuarta dimensión esencial: la cronometría. Cada satélite de la constelación GPS contiene múltiples relojes atómicos que contribuyen con datos horarios muy precisos a las señales del GPS. Los receptores del GPS descodifican esas señales y sincronizan eficazmente cada receptor con los relojes atómicos. Ello posibilita a los usuarios determinar la hora con una aproximación de hasta cien mil millonésimas de segundo sin necesidad de adquirir los costosos relojes atómicos y operarlos.

La hora sincronizada con precisión es crucial para toda una serie de actividades económicas alrededor del mundo. Los sistemas de comunicación, redes de distribución eléctrica y redes financieras dependen de la hora precisa para sincronizarse y operar con eficiencia. El uso gratuito de la cronometría del GPS ha redundado en ahorros importantes y avances significativos para las compañías que dependen de horas exactas y ha conducido a importantes avances en términos de capacidad.

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UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRION”ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA CIVILPor ejemplo, las redes de teléfonos inalámbricos y de transmisión de datos utilizan el GPS para mantener todas sus estaciones de base en perfecta sincronización. Ello permite a los teléfonos móviles compartir el limitado espectro radioeléctrico con mayor eficiencia. De igual modo, los servicios de transmisión radial digitales utilizan la hora del GPS para garantizar que todas las informaciones lleguen a los receptores sin fragmentaciones. Así, los radioescuchas pueden sintonizar entre estaciones con un mínimo de demora.

Las empresas de todo el mundo utilizan la hora sincronizada por el GPS para sellar con el momento exacto todas las transacciones comerciales, lo que es una vía congruente y precisa de mantener los registros y garantizar su rastreabilidad.

Los principales bancos de inversión utilizan el GPS para sincronizar su red de ordenadores en todo el mundo. Negocios grandes y pequeños están recurriendo a sistemas automatizados capaces de rastrear, actualizar y gestionar transacciones múltiples realizadas por una red mundial de clientes, que necesitan información exacta de la hora que es posible obtener con el GPS.

La Administración Federal de Aviación (FAA) de los Estados Unidos, utiliza el GPS para sincronizar la información sobre condiciones atmosféricas peligrosas obtenida a través de sus 45 radares meteorológicos Doppler de terminal (TDWR) situados a lo largo y ancho de los Estados Unidos.

Otra aplicación que requiere sincronización precisa de la hora es la instrumental. Las redes de instrumentos diseminadas que deben trabajar juntas para medir con precisión un suceso común requieren fuentes cronométricas que garanticen precisión en diversos puntos. La cronometría del GPS es la idónea para cualquier aplicación que requiera sincronismo preciso de dispositivos dispersos por extensas zonas geográficas. Por ejemplo, la integración de la cronometría del GPS en redes de vigilancia sísmica permite a los investigadores localizar rápidamente los epicentros de terremotos u otros sucesos sísmicos.

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UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRION”ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA CIVILTendido eléctrico Las compañías de electricidad y servicios públicos experimentan necesidades apremiantes de cronometría y frecuencia para poder llevar a cabo de manera eficiente la transmisión y distribución de la electricidad. Diversas interrupciones de envergadura en el fluido eléctrico han convencido a las compañías responsables de la necesidad de mejorar la sincronización en todas las redes. El análisis de esos fallos ha impulsado a la gran mayoría a instalar instrumentos de sincronización basados en el GPS en las plantas generadoras y las subestaciones. Al analizar el momento preciso en que una anomalía eléctrica se propaga por la red, los ingenieros pueden determinar el lugar exacto del fallo en la línea.

Algunos usuarios, como los laboratorios nacionales, necesitan una sincronización horaria aun a más alto nivel de precisión que el que proporciona el GPS. Esos usuarios emplean el GPS normalmente no para sincronización directa sino para comunicar la hora con alta precisión a largas distancias. Al recibir la misma señal del GPS simultáneamente en dos lugares alejados y comparar los resultados, se puede comunicar la hora del reloj atómico en un lugar al otro lugar. Los laboratorios de todo el mundo empelan esa técnica de “vista común” para comparar sus escalas horarias y establecer una Hora Universal Coordinada (UTC). Emplean esa misma técnica para divulgar sus escalas de tiempo a sus propios países.

De día en día surgen nuevas aplicaciones de tecnologías cronométricas del GPS relativas a la medición del tiempo. Por ejemplo, los estudios cinematográficos de Hollywood están introduciendo el GPS en el rodaje de las películas, lo que posibilita un control sin precedentes del audio y el vídeo de cada toma, así como la sincronización perfecta entre las tomas de múltiples cámaras desde ángulos diferentes. Se puede decir que a semejanza del tiempo que mide, las aplicaciones del GPS son ilimitadas.

Más beneficios esperan a los usuarios del GPS a medida que avanza su modernización. La adición de la segunda y tercera señales civiles al GPS incrementará la precisión y fiabilidad cronométrica del sistema sin olvidar que su uso seguirá siendo totalmente gratuito e irrestricto para todo el mundo.

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UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRION”ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA CIVILESPACIO

GPS está revolucionando y revitalizando la forma como las naciones operan en el espacio, desde los sistemas de orientación para vehículos tripulados pasando por la gestión, seguimiento y control de constelaciones de satélites de comunicaciones, hasta la observación de la Tierra desde el espacio. Entre los beneficios derivados del uso del GPS se incluyen:

Satélite sobre la Tierra Misión sobre la superficie topográfica marina Jasón I (incluye un receptor del GPS y un reflectó metro de láser para determinaciones orbitales de alta precisión)

Soluciones para la navegación: El GPS proporciona determinaciones orbitales de gran precisión, y mínimo personal de control en tierra, con unidades del GPS con calificación espacial.

Soluciones a la orientación: El GPS sustituye sensores de orientación a bordo con antenas múltiples GPS de bajo costo y algoritmos especializados.

Soluciones cronométricas: El GPS sustituye los relojes atómicos de alto costo para naves con receptores de bajo costo GPS de sincronización precisa.

Control de constelaciones: un solo punto de contacto con el control para mantener en órbita numerosos vehículos espaciales, como satélites de telecomunicaciones.

Vuelo en formación: El GPS posibilita realizar formaciones satelitales precisas con intervención mínima del personal de tierra.

Plataformas virtuales: El GPS ofrece servicios de “mantenimiento” automático de las estaciones y de posiciones relativas para maniobras científicas avanzadas de rastreo, como la interferometría.

Seguimiento o rastreo del vehículo lanzado: El GPS sustituye o aumenta los radares de rastreo con unidades GPS de alta precisión y bajo costo para seguridad de alcance y terminación del vuelo autónomo.

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MEDIO AMBIENTE

Los datos de posicionamiento obtenidos con el GPS de una situación particular pueden incorporarse a programas de información geográfica, GIS, lo que permite el análisis simultáneo de aspectos espaciales y otros tipos de información a fin de lograr una comprensión más cabal de cualquier situación que la que se obtendría por medios convencionales.

Con ayuda de la tecnología del GPS, se pueden llevar a cabo estudio aéreos de las zonas más impenetrables para evaluar su flora y fauna, topografía e infraestructura humana. Si se identifican imágenes con las coordenadas del GPS, resulta posible evaluar los esfuerzos de conservación y contribuir a la planificación de estrategias.

Algunas naciones recopilan y utilizan esta información cartográfica para gestionar sus programas normativos, tales como el control del canon de las operaciones mineras, la determinación de líneas fronterizas y la gestión de la extracción de la madera de sus bosques.

La tecnología GPS apoya los esfuerzos por comprender y pronosticar cambios en el medio ambiente. Al integrar las mediciones del GPS con métodos de medición de operación empleados por los meteorólogos, se puede determinar el contenido de humedad de la atmósfera y elaborar pronósticos del tiempo más exactos. Además, la proliferación de puntos de rastreo de las mareas con GPS, unida a mejores estimaciones del componente vertical de la posición de dichos puntos sobre la base de las mediciones del GPS, ofrece una oportunidad singular para la observación directa de los efectos de las mareas.

Receptores del GPS instalados en boyas pueden seguir el movimiento y expansión de los derrames de petróleo. Los helicópteros dotados del GPS

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UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRION”ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA CIVILpueden determinar el perímetro de los incendios forestales para que pueda hacerse uso eficiente de los recursos contra incendios.

Las costumbres migratorias de especies en peligro de extinción, como los gorilas de montaña de Ruanda, se rastrean con el GPS y

se reflejan en mapas a fin de contribuir a la conservación y propagación de esas mermadas poblaciones.

En zonas propensas a terremotos, como el Cinturón de Fuego del Pacífico, el GPS está desempeñando un papel preeminente como ayuda a los científicos para predecir los terremotos. Utilizando la información precisa de posicionamiento proporcionada por el GPS, los científicos pueden estudiar cómo crecen lentamente las presiones a lo largo del tiempo para tratar de caracterizar y, quizás en un futuro, predecir los terremotos.

Otro de los beneficios del empleo del GPS es la oportunidad con la que se pueden generar productos informativos esenciales. Dado que los datos del GPS están en formato digital, y se puede tener acceso a ellos en todo momento y en cualquier parte del mundo, resulta posible captarlos y analizarlos con gran celeridad. Por lo tanto, es posible completar el análisis en cuestión de horas o días, en lugar de al

cabo de semanas o meses, con lo que se garantiza que el producto final sea más pertinente. Habida cuenta del ritmo de los cambios contemporáneos, ese ahorro de tiempo puede ser crítico.

La modernización de la tecnología del GPS aumentará el apoyo a los estudios y el manejo del medio ambiente.

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NAVEGACIÓN MARÍTIMA

El GPS ha transformado la forma en que el mundo funciona. El mejor ejemplo de ello son las operaciones marítimas, incluidas las de búsqueda y rescate. El GPS proporciona el método más rápido y preciso para que los marineros puedan navegar, medir su velocidad y determinar su posición en todo el mundo con mayor seguridad y eficiencia.

En la navegación marítima es importante que el capitán sepa su posición tanto en alta mar como en los puertos y vías de agua de denso tráfico. En alta mar, la posición exacta, la velocidad y la derrota son necesarias para asegurar que la nave llegue a su destino sin dilaciones y de la manera más económica y segura posible. La necesidad de contar con datos de posicionamiento exactos es aún más crítica en las llegadas o salidas del puerto, ya que el tráfico de naves y otros posibles peligros hacen más difícil la maniobrabilidad y, por ende, el riesgo de accidentes aumenta.

Marineros y oceanógrafos están empleando con más frecuencia información obtenida con el GPS para la topografía submarina, la colocación de boyas y la localización de peligros para la navegación y su señalamiento en cartas náuticas. Las flotas de pesca comercial utilizan el GPS para llegar a los mejores bancos de pesca, seguir los movimientos migratorios de los peces y para

garantizar el cumplimiento de los reglamentos.

La mejora al GPS básico, conocida como GPS Diferencial o DGPS, proporciona mayor precisión y seguridad de las operaciones marítimas en su GEODESIA SATELITAL Y FOTOGRAFETRIA 16

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UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRION”ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA CIVILzona de cobertura. Muchas naciones ya utilizan el DGPS para las operaciones de instalación de boyas, barrido y dragado, con lo que mejora la navegación en los puertos.

Los gobiernos y las organizaciones industriales del mundo están trabajando conjuntamente para desarrollar reglamentos de desempeño para los sistemas electrónicos de cartas náuticas e información marítima que dependen del GPS o del DGPS para su posicionamiento. Esos sistemas están revolucionando la navegación marítima y llevarán a la eliminación de las cartas náuticas impresas tradicionales. Con el DGPS, el posicionamiento y la información obtenida por radar se pueden integrar y reflejar en una carta electrónica, formando la base del 'Sistema Integrado de Puente' que se está instalando en muchas naves comerciales de todo tipo.

La información del GPS está insertada en un sistema conocido como AIS o Sistema Automático de Identificación para su transmisión. EL AIS, patrocinado por la Organización Marítima Internacional, se emplea en el control del tráfico de buques en las rutas marítimas más transitadas. Ese servicio no sólo es vital para la navegación sino que también se utiliza cada vez más para reforzar la seguridad de puertos y canales navegables al proporcionar a los gobiernos mayor información sobre la ubicación de buques comerciales y su carga.

Finalmente, al modernizarse el GPS los marineros pueden esperar un futuro con aun mejores servicios. Además de los servicios civiles que proporciona en la actualidad el GPS, los Estados Unidos están comprometidos con la introducción de dos señales civiles adicionales. Acceso a las nuevas señales significará mayor exactitud, disponibilidad y fiabilidad del GPS para todos los usuarios.

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SEGURIDAD PÚBLICA Y SOCORRO EN CASOS DE DESASTRE

El tiempo de respuesta es componente esencial para el éxito de toda operación de rescate. El conocimiento de la ubicación precisa de puntos de referencia, calles, edificios, servicios de emergencia y de los centros de socorro en casos de desastre reduce ese tiempo y ayuda a salvar vidas humanas. Esa información es vital para que los equipos de salvamento y seguridad pública puedan proteger vidas humanas y reducir las pérdidas materiales. El GPS es una tecnología que contribuye a enfrentar esas necesidades.

El GPS ha desempeñado un papel importantísimo en las misiones de socorro en casos de desastres mundiales como el tsunami que sacudió la región del Océano Índico en el 2004, los huracanes Katrina y Rita que asolaron el Golfo de México en el 2005 y el terremoto en Pakistán y la India de ese mismo año. Los equipos de búsqueda y rescate utilizaron el GPS, la información geográfica proporcionada por los sistemas de información geográfica GIS, y la tecnología de teledetección para elaborar mapas de las zonas de desastre y ayudar tanto en las operaciones de rescate como en la cuantificación de los daños.

Otra esfera importante del socorro en casos de desastre es el manejo de incendios forestales. Para contener y controlar fuegos en los bosques, un aeroplano combina el GPS con equipos de barrido infrarrojo para identificar los límites del incendio y los puntos mas calientes. En pocos minutos los mapas resultantes son transmitidos a un ordenador de terreno portátil situado en el campamento de los bomberos. Con esa información, los bomberos tienen más probabilidades de sofocar los incendios.

Señal de Zona de Peligro de Tsunami En zonas propensas a terremotos, como el Cinturón de Fuego del Pacífico, el GPS está desempeñando un papel preeminente como ayuda a los científicos para predecir los terremotos. Utilizando la información precisa de posicionamiento proporcionada por el GPS,

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UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRION”ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA CIVILlos científicos pueden estudiar cómo crecen lentamente las presiones a lo largo del tiempo para tratar de caracterizar y, quizás en un futuro, predecir los terremotos.

Los meteorólogos responsables del seguimiento de las tormentas y la predicción de inundaciones también dependen del GPS ya que pueden estimar el contenido de vapor de agua en la atmósfera analizando las transmisiones del GPS.

El GPS se ha convertido en parte integrante de los sistemas de respuesta a emergencias, ya sea ayudando a los conductores averiados, o extraviados, o guiando a los vehículos de emergencia.

El GPS, como norma de la industria de posicionamiento de vehículos de emergencia, u otras flotillas de vehículos especializadas, ha proporcionado a los gerentes un salto cuántico en la operación eficiente de sus equipos de respuesta a emergencias. La posibilidad de identificar y ver la ubicación de vehículos y

embarcaciones de la policía, cuerpo de bomberos y de rescate, y también de particulares, así como su posición en la red de sistemas de transporte en una zona geográfica determinada ha dado como resultado toda una nueva concepción del trabajo. En resumen, la información sobre la posición proporcionada por el GPS añadida a la automatización, reduce la demora en el despacho de los servicios de emergencia.

La incorporación del GPS a los teléfonos móviles dota a los usuarios normales de la capacidad de determinar su posición en caso de una emergencia. La instalación del GPS en coches privados representa un nuevo salto en el desarrollo de una red de seguridad. Por ejemplo, hoy en día muchos vehículos de superficie o marítimos están equipados con detectores autónomos de choque y GPS. Esa información unida a sistemas automáticos de comunicación permite el envío una llamada de socorro aun cuando los ocupantes no puedan realizarla.

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Page 20: Trabajo Domiciliario Geodesia

UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRION”ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA CIVILLa modernización del GPS mejorará los servicios de socorro en caso de desastre y seguridad pública. La adición de nuevas señales civiles incrementará la precisión y fiabilidad del GPS en todo el mundo. En resumen, la modernización del GPS se traduce en más vidas salvadas y la recuperación más rápida para las víctimas de tragedias mundiales.

TOPOGRAFÍA Y CARTOGRAFÍA

topógrafos y cartógrafos figuran entre los primeros en aprovechar el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), ya que hizo aumentar considerablemente la productividad y produjo datos más precisos y fiables. Hoy en día, el GPS es parte vital de las actividades topográficas y cartográficas en todo el mundo.

Cuando lo utilizan profesionales cualificados, el GPS proporciona datos topográficos y cartográficos de la más alta precisión. La recopilación de datos basados en el GPS es mucho más rápida que las técnicas convencionales de topografía y cartografía, ya que reduce la cantidad de equipos y la mano de obra que se requiere. Un solo topógrafo puede ahora lograr en un día lo que antes le tomaba varias semanas a todo un equipo.

Trabajadores municipales, con cascos protectores, emplean equipo del GPS para registrar la ubicación de un hidrante El GPS apoya con precisión la cartografía y la modelización del mundo físico - desde montañas y ríos, hasta calles, edificios, cables y tuberías de los servicios públicos y otros recursos. Las superficies medidas con el GPS se pueden visualizar en mapas y en sistemas de información geográfica (SIG) que almacenan, manipulan y visualizan los datos geográficos referenciados.

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UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRION”ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA CIVILLos gobiernos, las organizaciones científicas y las operaciones comerciales de todo el mundo utilizan la tecnología del GPS y los SIG para facilitar la toma oportuna de decisiones y el uso racional de los recursos. Toda organización u organismo que requiera información precisa sobre la ubicación de sus activos puede beneficiarse de la eficiencia y la productividad que proporciona el GPS.

A diferencia de las técnicas convencionales, la topografía mediante el GPS no está sometida a restricciones como la línea de visibilidad directa entre las estaciones topográficas. Las estaciones se pueden desplazar a mayores distancias entre una y otra y pueden funcionar en cualquier lugar con buena vista del cielo, en vez de limitarse a cimas remotas, como se requería antes.

Diagrama de un buque de levantamiento hidrográfico que explora el fondo de una vía fluvial El GPS es especialmente útil en el levantamiento de costas y vías fluviales, donde hay pocos puntos de referencia en tierra. Los buques de levantamiento combinan las posiciones del GPS con los sondeos de profundidad con sonar para elaborar las cartas

náuticas que indican a los navegantes los cambios de profundidad del agua y los peligros que yacen bajo el agua. Los constructores de puentes y plataformas petrolíferas también dependen del GPS para levantamientos hidrográficos precisos.

Los agrimensores y cartógrafos pueden llevar los sistemas del GPS en una mochila o montarlos en vehículos para recopilar los datos con precisión y rapidez. Algunos de estos sistemas se comunican de forma inalámbrica con receptores de referencia para lograr mejoras sin precedentes en la productividad de forma continua, en tiempo real y con precisión centimétrica.

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UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRION”ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA CIVILVÍAS FÉRREAS

Los sistemas ferroviarios en todo el mundo utilizan el GPS para seguir el desplazamiento de locomotoras, vagones de ferrocarril, vehículos de mantenimiento y equipo periférico en tiempo real. El GPS, al combinarse con otros sensores, computadoras y sistemas de comunicaciones, mejora la seguridad, la protección y la eficacia operativa ferroviarias. La tecnología ayuda a reducir accidentes, demoras y costos de funcionamiento, al tiempo que hace aumentar la capacidad de la vía férrea, la satisfacción de los usuarios y la rentabilidad.

Los ferrocarriles modernos en varios países están adoptando sistemas de Control Positivo de Trenes (PTC, por sus siglas en inglés) para evitar choques, descarrilamientos, incursiones en la zona de trabajo y paso por desvíos en posición incorrecta. El PTC es una combinación de información de localización en tiempo real con sistemas de mando y control altamente

desarrollados para el seguimiento y control de la circulación de trenes.

Trenes de alta velocidad en una estación urbana Con un sistema de PTC se puede automáticamente variar la velocidad de los trenes, desviar el tráfico y dirigir, sin peligro, a los equipos de mantenimiento cuando entran a las vías férreas o salen de ellas. Además de mejorar la seguridad, el PTC aumenta la capacidad vial al mantener un plan de operaciones que se actualiza constantemente y optimiza el uso y el flujo ferroviarios.

Los Estados Unidos han ordenado el uso de PTC para el año 2015. Los sistemas de PTC de los EE.UU. pueden usar el Sistema Nacional de Posicionamiento Global Diferencial, que es una forma mejorada de GPS de suficiente precisión para saber si un tren ha cambiado de vía después de pasar por un desvío.

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El GPS también sincroniza el calendario de los sistemas de comunicación ferroviarios, incluso la transmisión de datos de PTC, la comunicación por voz entre maquinistas y despachadores, y las comunicaciones intermodales entre trenes, estaciones de tren, puertos y aeropuertos.

C.- SEGMENTACION DINAMICA:

Es el proceso de ubicar en tiempo real, a lo largo de líneas previamente

calibradas, entidades que representan rasgos geográficos tales como

carreteras, ríos, vías férreas, límites administrativos, mojones, puntos notables,

etc.

Permite la asociar múltiples conjuntos de atributos a cualquier porción de una

entidad lineal, estos atributos luego, pueden ser almacenados, desplegados,

consultados y analizados sin afectar la coordenadas de los datos lineales ni su

geometría.

Modela elementos lineales usando rutas o eventos de rutas.

APLICACIÓN AL CAMPO DE LA GEODESIA E INGENIERIA:

Cualquier aplicación que involucre elementos lineales se puede

beneficiar usando la funcionalidad provista por la segmentación dinámica.

Algunos ejemplos incluyen:

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UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRION”ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA CIVIL• Colección de datos a lo largo de elementos lineales tales como caminos,

cursos de agua, y vías férreas.

• Manejo de calidad del pavimento.

• Manejo de redes urbanas e inventarios para señales de calle, luces de

tráfico, cruce de peatones, etc.

• Manejo de cursos de agua y corrientes

• Manejo de rutas de navegación marítimas

• Análisis de exploración de gas y petróleo

• Modelado de redes de comunicación y distribución tales como

electricidad, teléfono, agua, saneamiento, y televisión por cable.

2. Necesidad de Referenciamiento Lineal

Para modelar efectivamente los ejemplos anteriores se requiere de que

se entienda, mantenga, y analice los elementos geográficos que participan.

Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) comunmente representan

la información espacial con un sistema de coordenadas de dos dimensiones

(x,y).

Esto es correcto para representar casos como límites, cuerpos de agua,

y redes de caminos.

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Otros sistemas de medida tales como kilómetros sobre cursos de agua o rutas también pueden registrar información a lo largo de elementos lineales.

En lugar de usar medidas basadas en coordenadas (x,y), estos sistemas simplifican los datos usando una posición relativa simple. La ubicación entonces, es dada en términos de un elemento conocido y una posición o medida sobre él. Por ejemplo, ruta 8, kilómetro 23, identifica unicamente una posición en el espacio geográfico sin tener que expresarlo en coordenadas (x,y), o latitud/longitud. Esto es REFERENCIAMIENTO LINEAL

Rutas

Una polilínea es una colección ordenada de caminos o segmentos que pueden estar conectados o no.

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UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRION”ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA CIVILTodos los elementos lineales son representados por una geometría del tipo polilínea

Una ruta es simplemente un elemento lineal o varios sobre los que se puede definir atributos, tal como una calle, camino, ruta propiamente dicha, autopista, o curso de agua.

Los atributos pueden ser asignados a una ruta ya que cada ruta tiene un identificador almacenado en un campo y tiene un sistema de medidas asociado.

Las medidas describen distancias a lo largo de elementos lineales.

La geometría de rutas difiere de otras geometrías lineales en que en lugar de ser una colección de coordenadas (x,y), es una colección de valores (x,y,m), m es el valor M donde se almacena la medida.

Las medidas son usadas para ubicar datos, los cuales describen partes de la ruta.

Los datos a lo largo de las rutas se modelan usando eventos de rutas.Los valores M puede incrementarse a lo largo de la ruta, permanecer constante o decrementar.

Significa que no tienen porque incrementarse monótonamente a lo largo de la misma.

Si consideramos la red vial, comúnmente estas medidas representan distancias sobre la ruta pero también pueden representar tiempo, costos, u otros eventos que ocurran a lo largo de la misma.

Estos valores M medidos se almacenan en cada vértice de las polilíneas que componen la ruta o la red.

El valor medido es independiente al sistema de coordenadas usado para representar al elemento geográfico, en este caso la ruta.

Calibración

• Un elemento geográfico lineal calibrado, o ruta calibrada, es simplemente una polilínea que contiene valores M (medidas) y un identificador. Dichos valores M almacenan información de medidas realizadas sobre dicha ruta, por ejemplo kilómetros medidos en distintos puntos de la ruta que serán usados para calibrarla.

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UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRION”ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA CIVIL• La calibración se realiza tomando medidas sobre ciertos puntos de la

ruta (por ejemplo los mojones) para que el software pueda interpolar o extrapolar el resto de los valores para la polilínea como muestra la siguiente figura:

Eventos

En una red vial, las referencias a lugares sobre la ruta pueden ser almacenadas y organizadas en tablas, las cuales llamamos tablas de eventos. Por ejemplo, pueden existir cinco tablas de eventos que contengan información sobre límites de velocidad, fechas de repavimentación, estados del pavimento, señales y accidentes, que se refieran a lugares asociados a una ruta que represente una ruta nacional.

 

Una tabla de eventos es una tabla cualquiera que contiene un campo que es identificador de ruta, y por lo menos un campo que contiene valores de

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UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRION”ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA CIVILmedidas referidas a dicha ruta (ej. Kilómetro). Las tablas que contengan referencias a puntos sobre la ruta, a los cuales llamamos eventos puntuales, contienen un campo para almacenar valores de medidas sobre la ruta, mientras que las tablas que contiene dos de estos campos de medidas son tablas que contienen referencias a tramos sobre la ruta, los cuales se denotan como eventos lineales. El campo identificador de ruta sirve para referirse a una ruta en particular sobre la red vial.

Tabla de eventos puntuales contiene muchos eventos. Cada evento de punto hace referencia a un lugar preciso en la ruta. Por ejemplo, el evento puntual 1 (OID =1) hace referencia al KM 30 (KM=30) de la ruta 8 (RUTA=8). En este ejemplo el campo KM de la tabla de abajo es el usado para referirse al valor M medido o interpolado sobre la polilínea calibrada donde se define la ruta 8.

Una tabla de eventos lineales (tabla de ejemplo anterior 4x4) contiene muchos eventos lineales. Cada evento lineal hace referencia a un lugar en la ruta. Por ejemplo, el evento lineal de código 1 (OID = 1) hace referencia al tramo de la ruta 8 (RUTA = 8) que va del kilómetro 10 (DesdeKM = 10) al kilómetro 25 (HastaKM = 25).

La fuente de eventos sobre rutas sirve como una tabla de eventos como una capa geográfica “dinámica”. Cada fila en la tabla representa un elemento geográfico cuya forma (geometría) es calculada “al vuelo”, en tiempo real, cada vez que se haga un pedido sobre él. Esto es segmentación dinámica.

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UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRION”ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA CIVILAtributos asociados

La segmentación dinámica ofrece herramientas para asociar atributos a entidades lineales independientemente del comienzo o final de los arcos (líneas) para eso utiliza las tablas de eventos y el identificador único del evento como clave:

• Asignación de atributos a una parte de un arco, múltiples arcos o cualquier combinación del todo.

• Asignación de atributos a localizaciones puntuales a lo largo de un arco.

• Asociación de múltiples conjuntos de atributos a cualquier porción del elemento lineal.

• Ingreso y almacenamiento de un modelo de red.

• Simbología cartográfica continua para líneas que atraviesan muchos arcos.

• Superposición línea sobre línea y punto sobre línea de eventos.

Detección de errores

• La tecnología de segmentación dinámica incluye también el reporte del estatus de ubicación de los elementos solicitados.

• En una ruta con eventos asociados, existe un elemento (evento puntual o lineal representado sobre la ruta) por cada fila en la tabla original de eventos.

• A veces, sin embargo, estos elementos no tienen forma, es decir su geometría no pudo ser calculada por la segmentación dinámica. Esto se debe a que existen ciertas razones que impiden ubicar correctamente a dicho evento sobre la ruta.

• Otras veces, un evento puede ser parcialmente ubicado (esto ocurre solo para eventos lineales). Los siguiente son algunos ejemplos de estos errores:

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