Universidad Nacional Del Altiplano - Puno Trabajo Encargado de Topografa Digital, SIG Tema: Nombre: Cdigo: Semestre: Estacin Total Y GPS David Vilca Ccama 094415 V

Estacin Total

Definicin.- Es un aparato topogrfico de mayor difusin en la actualidad. Su potencia, flexibilidad, precisin, sencillez de manejo y posibilidades de conexin con ordenadores personales son los principales factores que han contribuido a su gran aceptacin. Las estaciones totales han venido, desde hace ya varios aos, a facilitar enormemente la toma de datos en campo, mediante procedimientos automticos. Todo ello ha contribuido a una notable mejora en las condiciones de trabajo de los topgrafos, as como a un mayor rendimiento en los levantamientos y el replanteo posterior.

Existen muchos modelos de estaciones totales, de distintos fabricantes, con diferentes funcionalidades y, sobre todo, con distinta precisin y, obviamente, precio. A la hora de elegir una estacin total debemos tener en cuenta nuestras necesidades actuales y futuras, as como la rentabilidad que vamos a obtener del aparato. No siempre el ms caro va a ser el ms adecuado a nuestro trabajo, por lo que conviene estudiar detenidamente la eleccin. El manejo de una estacin total no es complicado y en un breve plazo, una persona con los conocimientos tericos necesarios, puede estar trabajando con un rendimiento aceptable. Funciones bsicas.- En esencia, una estacin total permite efectuar las mismas operaciones que se efectuaban antes con otros aparatos como los taqumetros o los teodolitos. La gran diferencia es que ahora se aprovechan ms las grandes posibilidades que nos brinda la microelectrnica. De esta manera, la medida indirecta de distancias se convierte en un proceso sencillo en el que basta pulsar una tecla tras haber hecho puntera sobre un prisma situado en el punto de destino. Tampoco es necesario efectuar tediosos clculos para determinar las coordenadas cartesianas de los puntos tomados en campo, sino que, de forma automtica, la estacin nos proporcionar dichas coordenadas. Para realizar todas estas operaciones, las estaciones totales disponen de programas informticos incorporados en el propio aparato. Todas las funciones del mismo, as como la informacin calculada, son visibles a travs de una pantalla digital y un teclado. Mediante una estacin total podremos determinar la distancia horizontal o reducida, la distancia geomtrica, el desnivel, la pendiente en en %, los ngulos horizontal y vertical, as como las coordenadas cartesianas X,Y,Z del punto de destino, stas ltimas basadas en las que tiene asignadas el aparato en el punto de estacionamiento. Aqu tenemos algunas caractersticas: -La memoria.- Poseen una memoria interna donde se almacena la enviada en forma Bidireccional, hacia y desde la PC, mediante un cable memoria removible donde se almacena la informacin para ser enviada desde y hacia la PC, ya sea en un elemento de memoria standard diferentes capacidades) o teclados removibles. informacin para ser de transmisin. O una en forma bidireccional (tarjetas PCMCIA de

-Los programas.- Pese a que hay una gran cantidad de programas se est tratando de buscar un nmero de programas fijos para la Estacin (que slo puede variar con la aparicin de otra versin del software). Programas removibles por el usuario de manera de reemplazar los programas standard que traen incorporadas las Estaciones por otros de la Biblioteca de programas del fabricante. Generalmente esta categora permite al usuario (mediante programa ad-hoc) editar sus propios programas y cargarlos en la Estacin. Existen estaciones servoasistidas o motorizadas que son motivo de otra ubicacin. Las estaciones Clsicas y hasta la fecha de mayor difusin son las Estaciones Manuales, mal denominadas mecnicas . Esto significa simplemente que los movimientos de crculos horizontal y Vertical se realizan manipulando la Estacin y con la ayuda de los tornillos de fijacin o pequeos movimientos. Resulta interesante conceptualmente saber qu parmetros se deben manejar en la actualidad para la seleccin de un instrumento para determinado trabajo o actividad, a diferencia de lo tenido en cuenta con metodologas anteriores a la utilizacin de equipamiento electrnico. Antiguamente en razn de que el producto era esencialmente grfico el valor de partida era la Escala.

Por ejemplo en taquimetra clsica para una escala de E = 1/D =1:10.000 se fijaba una Equidistancia (e) de 10 m en las curvas de nivel. La distancia mxima a llevar la mira surga de: Smax(m) = 0,05 D = 0,05 x 10.000 = 500 m El error planimtrico a esperar es de 1/250 por lo que : (mp) = Smax/ 250 = 2 m El error altimtrico (mh) = mp/4 = 2m /4 = 0,50 m En la actualidad, ya sea por la utilizacin de Estaciones Totales o por posicionamiento satelital GPS, la determinacin es de carcter espacial. En el primer caso por la determinacin de las coordenadas X,Y,Z a partir de la medicin de ngulos y distancias. En el segundo caso por la determinacin de diferencia de coordenadas. Es decir que siempre se trata de determinaciones vectoriales cuyo primer resultado es un conjunto de coordenadas espaciales. La forma ms frecuente de volcar esta informacin es mediante el modelo digital del terreno (MDT). Veamos que sucede en una taquimetra electrnica: Las actuales Estaciones Totales disponen de alcances asombrosos. Con un prisma los distanci-metros infrarrojos superan los 3.500m y con un distanci-metro LASER los 5.000m. Sin embargo si bien estos alcances pueden resultar sumamente cmodos en lugares y casos donde slo interese el aspecto planimtrico, cuando se trate de realizar taquimetra electrnica, no conviene superar los 500 m debido a problemas inherentes a la refraccin atmosfrica. Con un instrumento de 5 de precisin angular, a esta distancia (tomada de ex profeso igual a la mxima distancia de la mira en taquimetra clsica), habremos de esperar un error planimtrico (mp) mp = 5 . 500 (m)/200.000 = 12,5 mm La determinacin altimtrica tendr un error (mh) de aproximadamente 4. Mp mh = 4 mp = 4 . 12,5 mm = 50 mm En funcin de este simple clculo decidir hasta donde llevar el bastn portaprisma si dispongo de una Estacin de 5 de precisin angular, o de qu Estacin me deber proveer para la tolerancia del requerimiento. De toda esta comparacin se deduce que actualmente la Precisin ser el punto de partida a partir de la cual se determinar la metodologa y el instrumental. Las Escalas sern decisiones que se tomarn a posteriori segn se trate del destino de la informacin. De aqu que resulte de suma importancia saber elegir la ET adecuada. Es por esto que trataremos de enumerar las pautas a seguir:

-Precisin angular.- En el mercado actual existen instrumentos de precisiones : 10,7, 5, 3, 2, 1,5, 1 y 0,5. Las precisiones se suelen dar segn normas DYN 18723 e ISO 12857. Estas normas surgen de medir con el instrumento durante varios das, a diferentes horas del da y con todas las precauciones necesarias estipuladas, de donde surge el valor ms probable a esperar de una direccin aislada. Por esto resulta de importancia verificar que los folletos citen las precisiones y las citadas normas. La medicin de un ngulo horizontal resulta menos comprometida que la de un ngulo vertical. Existen algunos aspectos constructivos que, si bien no profundizaremos trataremos de explicar, ya que los instrumentos por regla general tienen errores mecnicos que seguramente influirn en las mediciones angulares. Los equipos modernos corrigen electrnicamente los errores mecnicos. Los ngulos verticales se refieren a la vertical del lugar. A las mediciones de ngulos horizontales se les aplican correcciones por error de colimacin horizontal, error de perpendicularidad y de inclinacin del eje principal. Los buenos instrumentos aceptan calibraciones por parte del usuario: l,t : errores de ndice del compensador de dos ejes (longitudinal y transversal) i : error de ndice del crculo vertical c : error de colimacin horizontal a : error de perpendicularidad Asimismo la sensibilidad de los compensadores, dato que muchas veces no figura en los folletos, deben ser compatibles con las precisiones del instrumento de manera tal que la precisin de estabilizacin resulte directamente proporcional a la precisin del instrumento. La relacin debe ser del orden de 1/3 o menor. - Precisin lineal.- En los ltimos aos los distancimetros han ganado asombrosamente en performance. Tanto en precisin como en alcance y velocidad. Tanto es as que esta circunstancia ha cambiado muchas metodologas de medicin en alta precisin, ya que las clsicas triangulaciones fueron reemplazadas por trilateraciones con ecuaciones superabundantes de medidas angulares. Por otra parte las Estaciones Totales de ltima generacin vienen provistas de dos tipos de distancimetros, uno clsico infrarrojo y otro de LASER visible. Hace ya casi 10 aos que las marcas lderes disponen de distancimetros infrarrojos incorporados o no a Estaciones Totales de gran precisin (0,5) con precisin de 1 mm + 1 ppm

Sin embargo, actualmente hasta las Estaciones Totales ms econmicas disponen de precisiones del orden de 2 mm + 2 ppm Esto significa menos de medio centmetro en 1 Km. En la medida en que estos valores estn dentro de la tolerancia fijada en nuestro trabajo, asume importancia la introduccin de correctos valores de Temperatura y presin atmosfricas. Recordemos que los valores de Temperatura y Presin son los del medio que atraviesa la onda para llegar y reflejarse en el prisma y no la temperatura o presin del instrumento que puede diferir de aquella sustancialmente si se hizo estacin a la sombra atravesando zonas soleadas por ejemplo, o viceversa, si se atraviesan espejos de agua etc. Por este motivo no son valederos los valores de sensores internos de que disponen algunos instrumentos. S resulta cmodo poder introducir valores de temperatura y presin de manera que el instrumento lo traduzca en correcciones en ppm (partes por milln) y corrija las mediciones automticamente. Resulta interesante analizar la incidencia de estos parmetros atmosfricos. La influencia de la temperatura es de 10 ppm por cada 10 C de variacin de temperatura. Es menor la influencia de la variacin de presin, que por cada 100 m (10 mb) de variacin de altura corresponde una correccin de 1 ppm La humedad relativa del aire slo se tiene en cuenta en mediciones de alta precisin. Su influencia en la medicin de distancias es mayor en climas extremadamente hmedos y clidos. Ejemplo con 20C de temperatura y 40 % de humedad relativa la correccin en ppm es 0,5, con la misma temperatura y presin de 60 % la correccin pasara a 0,7 ppm Si se requiriesen correcciones del orden de 1 ppm habra que medir los parmetros con precisiones de 1C en la temperatura, 3 mb en la presin y 20 % en la humedad relativa. Los distancimetros denominados infrarrojos en realidad disponen de un diodo emisor lser y lo que es infrarroja es la onda portadora. Los distancimetros denominados Lser pueden medir sin reflector a ciertas distancias (que dependern del tipo de superficie incidente, de las condiciones atmosfricas y del sistema constructivo elegido) y con prismas de reflexin a distancias apreciablemente mayores que los infrarrojos. - Alcance del distancimetro.- Los Distancimetros en general han incrementado notablemente sus alcances. El avance tecnolgico y las ventajas de la fabricacin seriada permitieron que equipos de sustanciales diferencias de precio, por su precisin angular u otros detalles de prestacin, dispongan deidnticos distancimetros tanto respecto de la precisin como del alcance. Es comn entonces encontrar en Estaciones Totales econmicas con distancimetros infrarojos, alcances del orden de los 3500 m en condiciones atmosfricas medias con un solo prisma y 5000 con tres prismas, con precisin 2 mm + 2 ppm Existen distancimetros con Lser que proyectan un punto claramente visible y que resultan de gran utilidad en grandes espacios interiores (obras a construir o reciclar, teatros, iglesias, supermercados etc.) ya que el punto a relevar o replantear resulta claramente identificable. Esto no sucede con los Lser invisibles, que utilizan una tecnologa de pulsos que si bien tienen la ventaja de mayores alcances, adems de tener mayor consumo por disponer de un haz de mayor abertura, no reconoce encuentro de paredes ni objetos ms cercanos, a menos que se active un programa especial que pide que se le anticipe que va a medir a una esquina o estime y se le introduzca la distancia.

Por ejemplo si tenemos un muro a 250 m y queremos medir a un rbol que est delante a 80 m debemos introducir el valor estimado para que lo reconozca. Otra de las ventajas del Lser visible es que utilizando el Lser fijo como puntero, al reflejarse en el prisma circular aparece como luz roja claramente visible a las distancias de alcance (superan holgadamente los 6000 m) y sirve como excepcional seal de puntera. Sin este recurso no resulta fcil localizar el prisma. En general hay que evaluar con mucho cuidado la informacin respecto de los alcances de las Estaciones Totales, ya que algunos distribuidores citan siempre los alcances mximos que se verifican en condiciones atmosfricas muy favorables. Entendemos que resulta ms conveniente analizar los alcances en condiciones medias, ya que stas resultan las ms frecuentes. Esto se agrava con los distancimetros Lser que miden sin reflector ya que, adems de la influencia de las condiciones atmosfricas, resultan determinantes al alcance el color y la textura de la superficie de incidencia del rayo que lo harn ms o menos reflejantes. Algunas Estaciones Totales miden con sus distancimetros infrarrojos tambin sobre folios reflectantes. Estas son autoadhesivas con seal de puntera. El alcance ronda los 400 m y constituye una cualidad a tener en cuenta ante la posibilidad de determinadas labores profesionales. - Velocidad del distancimetro.- El valor de velocidad de medicin del distancimetro generalmente no es tenido en cuenta en las Estaciones Totales. Sin embargo quienes tienen experiencia en el uso de diversas marcas del mercado saben de su importancia. Los instrumentos de mayores velocidades son menores al segundo en medicin normal e inferiores al medio segundo en medicin rpida. Algunos ejemplos de ventajas de distancimetros veloces: En condiciones atmosfricas muy adversas donde un distancimetro lento (2 a 3 seg.) no consigue efectuar la medicin uno rpido puede hacerlo. En caso de que haya obstculos interpuestos espordicamente entre el instrumento y el reflector, como pueden serlo vegetacin sometido a brisas o vehculos en una transitada autopista, podr medir un distancimetro rpido en contraposicin de no poder hacerlo con un distancimetro lento. -Constante de prismas.- El valor de la constante de prisma surge de las posiciones relativas entre el punto de emisin del diodo y el plano de reflexin del prisma. Para un prisma standard de la misma marca de la Estacin la constante es un valor determinado (generalmente 0). Dicho valor ser diferente si usamos un miniprisma, un prisma omnidireccional o un folio reflectante o un prisma de otro fabricante. Resulta muy cmodo que la Estacin asuma automticamente el valor de la constante con slo seleccionar el tipo de prisma en uso. Cuando se utiliza prisma de otra marca debe permitir el ingreso de la constante correspondiente.

- Memoria.- En general los profesionales independientes no requieren de memorias removibles, ya que generalmente la misma persona que realiza el trabajo de campo es el mismo que procesa la informacin. Por otra parte un trabajo de gran envergadura generalmente no se encara en forma unipersonal por lo que una capacidad de memoria que est comprendida entre 2500 y 4000 bloques de medicin (Nro de punto, ngulo Hz, ngulo vert. Distancia, coordenadas X,Y,Z y cdigo) resulta suficiente. Esta capacidad de memoria es la que comnmente poseen las Estaciones Totales en forma interna. En general estos equipos permiten la opcin de almacenar en la memoria interna o bien en una colectora o Note-book ya que disponen de salida RS232. Una vez en gabinete mediante el uso de un cable y un software instalado en la PC se transfieren los datos del terreno para su posterior procesamiento. Cuando se trata de Empresas o Reparticiones Pblicas suelen requerirse memorias removibles. De esta forma el operador sigue trabajando en el campo enviando al gabinete la tarjeta para procesar sus datos. A su vez en gabinete los operadores de PC pueden cargar coordenadas del proyecto para ser replanteadas en el campo. Las tarjetas PCMCIA pueden ser flash-RAM SRAM y tienen capacidades variables entre 512 Kb hasta 86 Mb y an mayores. Cada Mb permite el almacenamiento de 9000 bloques de medicin. Estas tarjetas pueden ser ledas en la mayora de las Notebooks. Tambin se puede colocar un Driver en la PC o ledas en lectoras para tarjetas. Asimismo pueden ser bajadas desde la Estacin con la tarjeta colocada y a travs del cable de conexin a PC. - Teclado.- Los teclados tienen un fcil y cmodo ingreso de nmeros y letras. Los teclados de las Estaciones Totales ms econmicas como disponen de pocas teclas y si bien permiten el ingreso alfanumrico suele ser ms lento que si disponen de teclado expandido donde el ingreso de datos es ms directo y rpido. De cualquier forma en el primer caso, como las estaciones vienen provistas de un software de transferencia en general permiten la edicin en PC de los cdigos alfanumricos ms usuales y su transferencia a la PC. De esta forma con sistemas de bsqueda rpida en la Estacin se localiza el cdigo requerido y se lo graba junto al bloque de medicin. - Programas.- Usualmente los programas de las Estaciones determinan clculos como este: Determinacin de reas en m2 y ha (hectreas) encerrados por un polgono cualquiera. Medicin de Alturas remotas : Determinacin de altura de puntos inaccesibles. Excntricas o determinacin de coordenadas de puntos ocultos. Estos constituyen los programas que resuelven la mayora de los problemas que se pueden presentar en el terreno. Si bien casi todos ellos pueden resolverse en el gabinete con un software de post-proceso, resulta prctico disponer de la solucin en el mismo lugar de la medicin, incluso como control del trabajo. Las Estaciones de mayor categora resultan ms flexibles en el sentido de que se pueden cargar otros programas ms especficos adems de los mencionados como ser:

Replanteo de modelos digitales del terreno.Clculo de trazados, Grabacin Automtica, lnea de referencia-alineacin, interseccin inversa local, Funciones Cogo, medicin de series de ngulos, programas para auscultacin etc. - Niveles.- Los niveles pueden ser tubulares o electrnicos. Las modernas Estaciones Totales disponen de niveles electrnicos que han reemplazado a los clsicos tricos. Solo disponen de un nivel circular para colocar al instrumento dentro del rango de trabajo de los compensadores. Los niveles electrnicos se utilizan para un calaje fino o cuando se desactivan uno o ambos compensadores. Los niveles electrnicos no requieren los giros a 90 y 180 como en el calaje clsico. Slo se centra uno de los niveles que aparecen en pantalla con dos tornillos calantes y el otro nivel con el tercer tornillo. - Plomadas.- ltimamente las clsicas plomadas pticas han sido reemplazadas por las prcticas plomadas LASER. Estas disponen de reguladores de intensidad para adecuarse a las condiciones ambientales. Una de las ventajas ms importantes es poder realizar el calaje fino con los niveles electrnicos en pantalla y simultneamente controlar el punto Lser en el punto estacin sin incmodos movimientos de cintura para controlar la plomada ptica. Actualmente algunos fabricantes suministran en forma standard la plomada lser en toda su lnea de Estaciones Totales. Sin embargo como las bases nivelantes son de centracin forzosa, se pueden utilizar indistintamente bases nivelantes con plomada ptica. - Alimentacin.- Hasta hace poco tiempo las bateras de las estaciones totales eran exclusivas de cada marca de ET. A menudo tambin diferan segn se tratara de modelos de la misma marca. Se utilizaban mdulos de Ni Cd. Actualmente las modernas Estaciones Totales utilizan bateras standard tipo Camcorder. Se trata de bateras de Ni Mh de 6 Volts. Hay versiones de 3,6 A/h y de 1,8 A/h. La carga completa insume menos de 1 hora desde la lnea de 220 V. Tambin pueden ser cargadas conectando el cargador al encendedor del vehculo. Relacin de Teodolito, estacin total y GPS.- Genricamente se los denomina estaciones totales porque tienen la capacidad de medir ngulos, distancias y niveles, lo cual requera previamente de diversos instrumentos. Estos teodolitos electro-pticos hace tiempo que son una realidad tcnica accesible desde el punto de vista econmico. Su precisin, facilidad de uso y la posibilidad de almacenar la informacin para descargarla despus en programas de CAD ha hecho que desplacen a los teodolitos, que actualmente estn en desuso. Por otra parte, desde hace ya varios aos las estaciones totales se estn viendo desplazadas por equipos GNSS (Sistema Satelital de Navegacin Global, por sus siglas en ingls) que abarca sistemas como el GPS, antes conocido como Navstar, de E.E.U.U., el GLONASS, de Rusia, El COMPASS de China y el GALILEO de la Unin Europea. Las ventajas del GNSS topogrfico con respecto a la estacin total son que, una vez fijada la base en tierra no es necesario ms que una sola persona para tomar los datos, mientras que la estacin requera de dos, el tcnico que manejaba la estacin y el operario que situaba el prisma; y aunque con la tecnologa de Estacin Total Robtica, esto ya no es necesario, el precio de los sistemas GNSS ha bajado tanto que han ido desplazando a aquellas en campo abierto. Por otra parte, la estacin total exige que exista una lnea visual entre el aparato y el prisma (o punto de control), lo que es innecesario con el GNSS, aunque por su parte el GNSS requiere al operario situarse

en dicho punto, lo cual no siempre es posible. La gran ventaja que mantiene la Estacin Total contra los sistemas satelitales son los trabajos bajo techo y subterrneos, adems de aquellos donde el operador no puede acceder, como torres elctricas o riscos, y que con sistemas de medicin sin prisma de hasta 3000m (a la fecha) estos levantamientos se pueden hacer por una persona y desde un slo punto, aunque en este aspecto los Escners Lser y la tecnologa LIDAR han estado ganando terreno. Por lo tanto, no siempre es posible el uso del GNSS, principalmente cuando no puede recibir las seales de los satlites debido a la presencia de edificaciones, bosque tupido, etc. Por lo dems, los sistemas GNSS RTK (Cenemtico de Tiempo Real, por sus siglas en ingls) ya igualan e incluso superan la precisin de cualquier Estacin Total, salvando los errores acumulables de stas ltimas, permitiendo adems levantamientos de puntos distantes incluso a 100 km sin problema. En el futuro se percibe que la eleccin entre un equipo GNSS o bien una Estacin Total estar ms dado por la aplicacin en s, que por los lmites tecnolgicos que cada instrumento presente. Modelos de Estacin Total Marca TopCon ES SERIES

La nueva serie ES fue diseada desde cero para ofrecer las ventajas de la tecnologa de ltima generacin,todo en un diseo pequeo y elegante - usted podr apreciar las ventajas de la medicin. Con una unidad de EDM, la ES es capaz de medir hasta 4.000 m con prisma estndar, y pueden medir en el modo sin prisma hasta 500 metros a una velocidad increible y con 3 mm + 2 ppm de precisin. Las mediciones se llevan a cabo ms rpido que nunca, y el lser de color rojo seala los puntos con facilidad.

GTS-240 SERIES

La Serie GTS-240NW proporciona rendimiento y confiabilidad inigualables respaldados por las tecnologas de Topcon, que son lderes en la industria. Su proteccin IP66 contra el polvo y el agua y el poder de resolucin de 2,5 seg. del telescopio que lidera la industria en su clase. La Serie GTS-240NW de estaciones totales ofrece todas las funciones necesarias para las tareas diarias que incluyen la conectividad inalmbrica Bluetooth , la gua de puntos que acelera las tareas de disposicin, la plomada lser para una configuracin rpida del instrumento y muchas otras funciones.

OS SERIES

The OS is a professional grade compact design total station. This all new advanced design TM provides an on-board data collection interface, exclusive LongLink communication, and an incredibly powerful EDM. Work directly on the bright, color touchscreen, or with the alpha-numeric keyboard to achieve higher levels of production with MAGNET Field on-board software. Features Advanced Security & Maintenance with New TSshield MAGNET Field On-board Exclusive LongLink Communications Functionality Fast and Powerful EDM Advanced Angle Accuracy

GPT - 3200 SERIES

La serie GPT-3200W posee la tecnologa de conexin inalmbrica y el mayor alcance de medicin sin prisma. Viene con un software que simplifca el replanteo. Su teclado extendido alfanumrico permite una fcil operacin y el ingreso de datos. El software del sistema tambin puede ser operado con un colector de datos para campo, como el FC-100 de Topcon. Posee capacidades de medicin sin prisma.

QS Total Station Con nuestra experiencia en instrumentacin ptica de ms de 70 aos, tenemos el know-how para disear y construir los mejores sistemas robticos. Introducimos la ltima generacin de instrumentos de tecnologa robtica. Con un diseo moderno y sin cables, la Serie QS ofrece la ms avanzada tecnologa robtica disponible hoy en da. El sistema robtico Quick Station incorpora tecnologa sofisticada y exclusiva de Topcon - como la funcin Quick-Lock de un solo toque que establece un estndar en la fijacin al prisma objetivo y que ha dado un nuevo paso, con el nuevo sistema de control remoto RC-4.

La integracin del lser dual aumenta significativamente la cobertura del control remoto para acelerar las operaciones de bsqueda y fijacin al prisma. La radio Spread Spectrum incorporada proporciona un enlace de datos entre la QS y las controladoras de campo Topcon o un Tablet PC, eliminando la necesidad de una radio extra en el jaln. Adems, la funcin XTRAC8 de la QS, es una solucin de tecnologa superior para un seguimiento fiable del prisma. Empleando una totalmente nueva ptica y un sistema lser, junto con algoritmos avanzados, el XTRAC8 proporciona a la serie QS una habilidad sin igual en mantener el seguimiento a un prisma en movimiento incluso en los entornos ms difciles. Al estar disponible con precisiones angulares de 1, 3 y 5 segundos se puede seleccionar el instrumento que se adapte mejor a sus necesidades. Todos los sistemas robticos de la serie QS ofrecen una superior medicin sin prisma a objetos difciles como carreteras mojadas o superficies oscuras, y son capaces de medir con precisin a la asombrosa distancia de 2 kilmetros! La serie QS de estaciones totales robticas de Topcon es el sistema ms avanzado del mercado. MS SERIES

Featuring a wide array of innovative technologies, the MS05A and MS1A total stations offer superior performance in angle and distance measurement as well as reliable robotic functionality. The Measuring Station ensures dramatic enhancement in precision and productivity in all applications such as surveying, engineering, construction, monitoring and 3D industrial measurement.

GTS - 100N Series La Serie GTS-100N de Topcon, con su compacto diseo y su increble relacin calidad-precio, es la herramienta ideal para los trabajos topogrficos estndar dentro del segmento de la

Construccin. Caractersticas Tcnicas La serie GTS-100N se compone de dos modelos diferenciados por su precisin angular: GTS102N (2/6cc) y GTS-105N (5/15cc). Ambos modelos poseen un rango de medida de distancias de 2000 m utilizando un prisma, con una precisin en dicha medida de distancias de 2mm + 2 ppmxD. En cuanto al tiempo de medida de distancia, los datos se actualizan a gran velocidad: 1.2s en modo de medida fina, 0.7s en modo grosero y 0.4s en modo tracking. Esta velocidad de medicin proporciona un incremento en la eficiencia y productividad en campo. La Serie GTS-100N posee un teclado intregrado de 24 teclas. Dicho teclado facilita las introduccin de datos y cdigos, ya sean numricos o alfanumricos. Junto a esta gran flexibilidad del teclado se encuentra una pantalla grfica que permite la introduccin de cualquier caracter. La Serie GTS-100N tiene una memoria interna con capacidad de almacenar 24000 puntos en toma de datos y replanteo. Posee compensador de eje simple, capaz de corregir automticamente las lecturas por falta de nivelacin del equipo, asegurando la precisin y confianza de las lecturas angulares. La Serie GTS-100N es compacta y pesa slo 4.9 kg (incluyendo batera). Gracias a su pequeo tamao y ligereza es fcilmente transportable. Esta serie de Estaciones Totales Topcon incorporan un completo pero sencillo software para toma de datos y replanteo con programas especficos como la realizacin de una biseccin o la tomade datos de destacadas. As mismo se complementa con aplicaciones especficas tiles en construccin, tales como: medida de altura remota, medicin entre puntos, medida de puntos sobre un plano, clculo de altura del punto de estacin, clculo de reas, medida de punto a lnea.

Topcon IS Imagina el poder, la precisin y la rapidez de la ya probada serie robtica 9000 de Topcon, adele la capacidad del ms rpido escaneo y 2 cmaras, y tienes como resultado la IS. Las ms avanzadas tcnicas en imagen y la ms alta precisin para topografa combinadas. La potente funcionalidad on-board de la IS se controla con el software exclusivo Topcon Image Master que produce fotografas con dimensin una revolucionaria y rentable alternativa al lser escner. Como trabaja:

La Topcon IS exhibe su probada tecnologa robtica y la combina con dos cmaras de imagen digital proporcionando una Imagen a color, en tiempo real en una pantalla LCD tctil. Observa tus datos in-situ y utiliza las rutinas iScan para una minuciosa toma de datos. Defina el tema y seleccione la Deteccin de singularidades iSCAN o malla de escaneado para automticamente medir los puntos significativos o medir los puntos regulares de la malla.

Seleccin de un punto de manera tan precisa como necesite

Confe en que el punto que ve en la pantalla es el punto que ver a travs del telescopio gracias a la imagen digital que utiliza un zoom coaxial en el telescopio de 30x. Navegar utilizando la cmara panormica y el zoom para colimar las caractersticas a ms de 2.000 m de distancia. La experiencia ptica de Topcon complementar su cualidad en la destreza topogrfica, manteniendo la precisin y reduciendo el tiempo de trabajo. La IS; creada en un probado diseo

La IS de Topcon tiene todas las caractersticas de la serie GPT-9000A y aade capacidad de Imagen. La serie IS demuestra porque Topcon continua siendo el lder mundial en instrumentos topogrficos: Solucin de 2 Cmaras Imagen Rutinas de medicin Rpida iSCAN Tecnologa Superior X-TRACTM de seguimiento rpido El ms avanzado rango de mayor alcance y la ms potente tecnologa sin prisma disponible Comunicacin de datos robticos con radio integrada a 2.4 GHz sin interferencias

Topcon GTS-230W

La Serie TOPCON GTS-230W son las innovadoras sucesoras de la existosas Estaciones Totales de la serie GTS-200, GTS-210 , y GTS-220 Topcon revolucion el campo de la topografa gracias a su dureza, resistencia a la humedad, ambientes extremos y a sus caractersticas tcnicas. Ahora la nueva Serie GTS-230W aumenta sus funciones bsicas en medida de distancia y ngulos, adems de aumentar su memoria.

CARACTERSTICAS de la serie GTS-230W Mejora de las Funciones Bsicas para medicin de ngulo y distancia La Serie GTS230W ha aumentado su rango de medicin con un alcance de 3.000m con un slo prisma siendo el mejor de su clase: GTS-236W - 3000m 1 prisma - Lectura de 1 - Precisin 6 un display GTS-235W - 3000m 1 prisma - Lectura de 1 - Precisin 5 doble display GTS-233W - 3000m 1 prisma - Lectura de 1 - Precisin 3 doble display precisin en distancia (2mm+ 2ppm)

Para el tiempo de medida de distancia, se ha aumentado la velocidad de medida en 1.2 segundos en modo fino. (0.7 segundos en modo grueso, y 0.4 segundos en modo tracking). Esta disminucin del tiempo de medida le permitir aumentar su eficacia y productividad en campo. Incremento de Memoria de Almacenamiento de Datos La Serie GTS-230W tiene memoria interna con capacidad para almacenar 24.000 puntos en toma de datos y ms de 24.000 puntos en trabajos de replanteo. Gracias a esta capacidad de memoria, no se tendr que preocupar de la cantidad de memoria libre en un trabajo de campo. Teclado de 12 teclas. Este teclado permite introducir fcilmente datos en cualquier campo Compactas y Ligeras La Serie GTS-230W son compactas y pesan slo 4.9 kg (10.8 libras), (incluyendo batera lateral). Gracias a su pequeo tamao y ligereza usted podr transportar el instrumento fcilmente en su zona de trabajo.

Proteccin contra Agua y Polvo IPX6 La Serie GTS-230W permanece estable bajo cualquier condicin atmosfrica, proporcionando amplios beneficios gracias a esta ventaja. La proteccin contra agua y polvo (IPX6) de la Serie GTS-230W asegura el funcionamiento del equipo en condiciones totalmente desfavorables. Uso sencillo La disposicin del teclado y la pantalla permiten un manejo claro y sencillo. El software es muy sencillo e intuitivo; y utilizan un amplio abanico de funciones de toma de datos para replanteo y vias.

G.P.S.: GLOBAL POSITIONING SYSTEMDefinicin.- El sistema GPS ( Global Positioning System ) es un sistema de posicionamiento que permite, a travs de 24 satlites en rbitas alrededor de la tierra, localizar mediante unas coordenadas nicas cualquier equipo radioreceptor terrestre. Desde 1967 USA dispona de un sistema de navegacin va satlite utilizando el mtodo Doppler, para su sistema de defensa. Pero la necesidad de trabajar en tiempo real oblig a buscar un nuevo sistema. Este sistema se llam NAVSTAR (NAVigation Satellite Timing And Ranning). El primer satlite fue puesto en rbita en 1978.

Lanzamiento de un Satlite GPS con un Atlas F

El sistema GPS est constitudo por tres sectores fundamentales: el espacial, el de control y el de usuario. El sector espacial est constitudo por la constelacin de satlites NAVSTAR segn una planificacin en base a 3 generaciones de satlites (remarcar que esta planificacin inicial se vari y realmente se han utilizado hasta el momento cuatro generaciones distintas de satlites). Los de la primera generacin eran de prueba y fueron lanzados entre 1978 y 1985 y pretendan cubrir el mximo del territorio de Estados Unidos. La segunda generacin fue lanzada tras la reanudacin del programa espacial americano, interrumpido parcialmente por el accidente del Challenger, entre 1988 y 1991. Los nuevos lanzamientos se realizan para sustituir a los satlites que estn fuera de servicio o averiados. El NAVSTAR y el GPS fueron terminados cuando el 8 de Diciembre de 1993 cuando 24 satlites fueron operativos de forma simultnea.

Evolucin del sistema GPS

El sector de control est formado por cinco estaciones centrales de seguimiento que controlan los satlites. Todos los datos se envan a la central donde se procesan y se calculan las efemrides, los estados de los relojes y toda la informacin que luego se transmite y almacena en la memoria de cada satlite para su radiodifusin. La precisin final alcanzable depende de las efemrides. La precisin nominal de estas efemrides, permite la determinacin de la posicin de un satlite con error menor de un metro en sentido radial, 7 metros a lo largo de la trayectoria y 3 metros transversalmente. El futuro del sector de control ha de evolucionar hacia redes independientes de tipo continental o mundial, slo de seguimiento.

Evolucin del nmero de satlites GPS

El sector de usuario comprende los instrumentos utilizados para hallar coordenadas de un punto, hacer navegacin o adquirir tiempo con precisin de oscilador atmico, usando las seales radiodifundidas desde los satlites NAVSTAR. El equipo esencial est formado por antena y receptor unidos mediante un cable o directamente. Esta WEB de informacin sobre GPS pretende dar una visin global del funcionamiento, aplicaciones, aparatos comerciales y sistemas similares existentes en el mundo.

Constitucin del sistema.- El sistema GPS est conformado por tres sectoresfundamentales y dependientes entre s: -SEGMENTO ESPACIAL.- Este sector lo forman los satlites de la constelacin NAVSTAR (Navegacin por satlite en tiempo y distancia). La constelacin est formada por seis planos orbitales, y en cada uno de ellos existe una rbita elptica casi circular donde se alojan los satlites regularmente distribuidos. Los planos tienen una inclinacin de 55 respecto al plano del ecuador, y se nombran como A, B, C, D, E y F. Cada rbita contiene al menos cuatro satlites, aunque pueden contener ms. Los satlites se sitan a una distancia de 20200 Km respecto del geocentro, y completan una rbita en doce horas sidreas. Estos satlites son puestos en funcionamiento por el Comando de las Fuerzas Areas Espaciales de U.S.A (AFSPC). Con esta constelacin de satlites, se garantiza la presencia de al menos cuatro satlites sobre el horizonte en todo momento y en todos los lugares de la superficie de la Tierra. CARACTERSTICAS DE LOS SATLITES.- Todos disponen de osciladores atmicos de cesio, salvo los SVN 24, 27 y 31 que lo tienen de rubidio. En el caso de los primeros la -13 -12 precisin es de 10 s, mientras que los de rubidio es de 10 s. La frecuencia fundamental de emisin de estos osciladores es de 10,23 MHz. El tiempo utilizado por el sistema GPS es un tiempo universal coordinado denominado UTC(USNO) que define el Observatorio Naval de los Estados Unidos mediante relojes -14 atmicos de hidrgeno cuya precisin es de 10 . La unidad del tiempo GPS es el segundo atmico internacional y tiene su origen coincidente con el UTC a las cero horas del 6 de enero de 1980.

As mismo, debemos aadir que los satlites disponen adems de: Antenas emisoras de ondas de radio (banda L). Con ellas transmiten la informacin al usuario. Antenas emisoras - receptoras de ondas de radio (banda S). Sirven para actualizar su situacin a travs del sector de control. Paneles solares para disponer de la energa necesaria para su funcionamiento. Reflectores lser para el seguimiento desde el sector de control.

La vida de los satlites oscila entre los seis y diez aos, y es de resear que el ms antiguo aun operativo tiene una edad de ocho aos y medio. El ms duradero fue el SVN-3 que dur trece aos y medio. SEAL DE LOS SATLITES.- Los satlites de la constelacin NAVSTAR constan de un oscilador antes mencionado que genera una frecuencia fundamental vo de 10,23 MHz. A partir de esta frecuencia fundamental se generan dos portadoras en la banda L de radiofrecuencia, denominadas Ll y L2. Adems, existen dos formas de cdigo pseudoaleatorio que se modulan sobre estas portadoras, son los cdigos C/A y P, adems de un mensaje, que da la informacin de los parmetros orbitales del satlite y del estado del reloj. Los cdigos son una secuencia de +1 y 1, correspondientes a los valores binarios de O y 1 respectivamente. Componente Frecuencia (MHz)

Frecuencia Fundamentalvo 10,23 Portadora Ll 154 vo1.575,42 Portadora L2 120 vo1.227,60 Cdigo P vo 10,23 Cdigo C/A vo / 101,023 Cdigo W vo / 200,5115 6 Mensaje de Navegacin vo / 204.600 5010

El cdigo C/A (clear/access) se repite cada milisegundo, dando como resultado un cdigo de 1023 bits, siendo la longitud aproximada de cada chip de unos 300 m. Este cdigo est declarado de uso civil para todos los usuarios. El cdigo preciso P se compone de 2,3547 10 bits y se repite aproximadamente cada 266,4 das. Este cdigo lleva una palabra denominada HOW que indica en que momento del cdigo est cuando el receptor empieza a recibirlo, de este modo el receptor engancha el cdigo y empieza a medir. El cdigo P es secreto y de uso militar. Se origina a partir de la combinacin de dos secuencias de bits, generados a partir de dos registros. La longitud de cada chip es de 30 m. Con el fin de proteger el cdigo P, ste se encripta usando un cdigo W, dando lugar al cdigo Y. Si el cdigo W est en curso se habla de que est conectado el A/S (Anti-Spoofing).-14

SEGMENTO DE CONTROL.- Est formado por estaciones terrestres que tienen la funcin de: Establecer la rbita de los satlites como tambin el estado de los osciladores atmicos. Transmitir a los satlites los datos anteriores para que puedan transmitirse las efemrides hacia los receptores por medio del mensaje de navegacin. Establecer la materializacin del Sistema de Referencia. Las estaciones de control son: Colorado Springs (U.S.A.) Ascensin (Atlntico Sur) Hawaii (Pacifico Oriental) Kwajalein (Pacfico Oriental) Diego Garca (Indico) Existen otras estaciones que cumplen la funcin de obtener las efemrides precisas, que estn disponibles para los usuarios. SEGMENTO DEL USUARIO.- Este sector est compuesto por receptores comerciales que permiten la determinacin de la ubicacin del usuario por medio de las seales recibidas y el software de calculo que puede ser usado a posteriori en los casos en que sea necesario post- proceso o in situ cuando se trabaja a tiempo real. El equipo receptor consta de una antena y un receptor, a ello le agregamos el software especfico y los sistemas de comunicacin. -Antena.- Va unida al receptor directamente o por cable y tiene la misin de recibir las radiaciones electromagnticas que emiten los satlites y transformarlas en impulsos elctricos que conservan la informacin modulada de las portadoras. Las coordenadas que se miden corresponden al centro radioelcrico de la antena, que suele no coincidir con el centro fsico de la misma por eso se recomienda orientar todas las antenas de una misma observacin en la misma direccin con el fin de que se elimine el error. -Receptor.- Su misin es demodular la seal de los satlites, es decir reconstruye e interpreta los componentes de la seal (portadoras, cdigos y mensaje de navegacin). Realiza una correlacin de los cdigos, es decir, compara con una replica que l genera y halla el tiempo que tard la seal en llegar al receptor, con ello y la velocidad de propagacin de las ondas en el vaco calcula las llamadas pseudodistancias que se denominan de esa manera por estar afectadas de errores.

Contiene una seccin de recepcin de radiofrecuencia con diferentes canales para seguir simultneamente varios satlites, un procesador con su respectivo software, memoria interna, teclado, en algunos casos pantalla de comunicacin, conectores y alimentacin externa. Disponen de un reloj u oscilador que sincronizan los tiempos de recepcin, stos suelen ser de -7 cuarzo con una alta estabilidad y una precisin en el orden de los 10 . Es muy comn que los receptores y la antena se encuentren en un elemento nico. -Controlador.- Realiza las siguientes tareas: Controlar el sensor. Gestionar la observacin. Almacenar los datos.

En l vamos a determinar: Tipo de observacin. Parmetros de la observacin. Estado y Salud de los satlites. Seguimiento de los satlites. Calidad de la seal de los satlites. Filtrado de observaciones y datos Definicin y atributos de los puntos de observacin. Avisos acerca de la geometra de los satlites y perdidas de ciclos. Definicin del sistema de referencia. Tiempos de observacin. Etc.

Tras la observacin se obtienen los siguientes datos: Mensaje de Navegacin. Efemrides radiodifundidas por los satlites Datos meteorolgicos.

Almanaque de estado de los satlites Fichero de observacin

LOS ERRORES.- Al igual que cualquier medicin una observacin GPS esta sometida a varias fuentes de error que se pueden minimizar o eliminar de acuerdo a la metodologa de trabajo. En primer lugar debemos distinguir entre errores sistemticos, que son aquellos que responden a una ley o a una frmula matemtica y errores accidentales, que son inevitables. En el caso de las mediciones con GPS existen tambin los llamados errores aleatorios que son de pequea magnitud y en diferentes ocasiones tienen distinto signo, como el redondeo de los clculos; y los errores inducidos, producto de la imposicin en la fuente de fluctuaciones para quitar precisin y exactitud de las mediciones. En forma particular tenemos: ERRORES INHERENTES AL SATLITE -ERROR DEL RELOJ U OSCILADOR DEL SATLITE.- Valor 1 m. Es el desfasaje que tiene el reloj del satlite respecto del tiempo GPS. Estos errores pueden eliminarse en las correcciones enviadas desde las estaciones de control. Los parmetros necesarios para la correccin de los relojes de los satlites, se graban en el satlite y se incluyen en el mensaje de navegacin. Pero a pesar de realizar esta correccin sigue permaneciendo un remanente debido a la imposibilidad de predecir exactamente la marcha del estado del reloj. -ERRORES EN LOS PARMETROS ORBITALES.- Valor O a 5 m. Para calcular la posicin del receptor debe conocerse la ubicacin del satlite, las efemrides (parmetros que nos permiten calcular la posicin del satlite), son transmitidas en el mensaje de navegacin del satlite. Pero las efemrides transmitidas por los satlites tienen errores a causa de que es imposible predecir exactamente la posicin de los mismos. Los errores en los parmetros orbitales se pueden eliminar trabajando con efemrides precisas de los das de observacin que nos dan la ubicacin perfecta de los satlites en el momento de la observacin. Trabajando en modo diferencial con dos receptores, respecto a los mismos satlites de observacin, podemos eliminar todos los errores relativos a los satlites, ya que afectan en la misma forma a ambos receptores. ERRORES INHERENTES A LA PROPAGACIN DE LA SEAL Las seales deben atravesar las capas de la atmsfera e interaccionan con partculas cargadas que provocan un cambio en la velocidad y direccin de propagacin cuando la seal viaja por un medio que no es el vaco sufre un retardo debido a que la velocidad de propagacin disminuye y la trayectoria aumenta su longitud al curvarse por refraccin. -REFRACCIN IONOSFRICA.- Valor 2 a 100 m.

La ionosfera es una de las capas de la atmsfera y se encuentra entre los 10 y los 1000 Km de la superficie terrestre. Las ondas GPS deben atravesar esta capa cargada de iones y los observables GPS sufren una refraccin. Esta refraccin implica un atraso en los cdigos y un adelanto de la misma magnitud en la fase o portadora, dependiendo de la cantidad de iones/m3 y la actividad o perturbacin ionosfrica en dicho momento. La mayor influencia de este error se produce cuando los receptores se encuentran a ms de 10 Km. de distancia entre si, porque a partir de esa magnitud es cuando las condiciones ionosfricas comienzan a tener influencias considerables en las mediciones debido que el camino recorrido por la seal de un mismo satlite es diferente para los dos receptores y por lo tanto uno de ellos recorrer un camino ms largo al atravesar la ionosfera. Por lo tanto cuando se usan las portadoras Ll y L2, al ser afectadas de diferente modo (por tener distinta frecuencia y por lo tanto distinta longitud de onda) se elimina el error inherente a la ionosfera. Por el contrario, los receptores de simple frecuencia no pueden operar a ms de 10 Km. sin ser perturbados por el error ionosfrico. Normalmente, suelen tambin usarse modelos empricos de correccin en los que se representan los valores de cantidad de electrones por m3 en funcin del tiempo, lugar de observacin y direccin de la seal, cuyos parmetros se incluyen en el mensaje de navegacin. Actualmente estamos saliendo de un mnimo de actividad de las manchas solares (11 aos de ciclo) por lo que las condiciones ionosfricas son ahora ms idneas. Pero dentro de unos cuatro aos, estaremos cerca del mximo y los efectos ionosfricos en las seales sern mas altos. El retardo ionosfrico y troposfrico es menor cuando mayor sea la frecuencia o cuando menor sea la longitud de onda, puede ser eliminado trabajando en modo diferencial, pero esto no es valido para lneas de base pequeas en las que las distancias satlite - receptor son afectadas de la misma manera, sino puede ser eliminada con una adecuada combinacin de datos de doble frecuencia. -DISPONIBILIDAD SELECTIVA.- Valor 30 al 00 m. Es una alteracin o manipulacin de la informacin que los satlites envan en el mensaje de navegacin, sobre el estado de los relojes y parmetros orbitales realizado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos (DoD). Se elimina trabajando con posicionamiento diferencial. -PERDIDA DE CICLOS.- Las perdidas de ciclos suponen un salto en el registro de las medidas de fase, producido por interrupcin o perdida de la seal enviada por el satlite. Puede ser causado por obstruccin de la seal del satlite por la presencia de arboles, edificios, puentes, etc., baja calidad de la seal, por multicamino, condiciones ionosfricas, etc. Una vez determinado el tamao de la perdida de ciclo, la reparacin se hace corrigiendo las observaciones de fase siguientes para ese satlite y su portadora. El software interno de algunos receptores es capaz de detectar (in situ) y corregir las perdidas de ciclos, (receptores on the fly o de resolucin de ambigedades en movimiento). -EFECTO MULTIPATH O MULTICAMINO.- Valor O a 5 m.

Es causado por reflexiones de la seal emitida por satlite en superficies cercanas al receptor. Estas seales reflejadas son siempre mas largas. Este efecto puede ser reducido eligiendo puntos protegidos de reflexiones (edificios, vehculos, etc.) y por un apropiado diseo de la antena. Este efecto depende de la frecuencia de la portadora, por lo tanto, las medidas de fase se ven menos afectadas que las de cdigo donde puede alcanzar el orden del metro. ERRORES INHERENTES AL RECEPTOR -ERROR DEL RELOJ.- Cuando el reloj del receptor recibe la seal del satlite tendr un desfasaje con respecto a la escala del Tiempo. Lo podemos eliminar trabajando con posicionamiento relativo por medidas de fase. -ERROR DEL ESTACIONAMIENTO DE LA ANTENA.- No necesitan una altsima estabilidad, ya que pequeos desplazamientos, vibraciones o torsiones en nada afectan a la observacin de las seales. VARIACIN DEL CENTRO RADIOELCTRICO DE LA ANTENA.- Se debe a la falta de coincidencia del centro radioelctrico o el punto que realmente se posiciona con el centro fsico de la antena. Para eliminarlo se recomienda la orientacin aproximada comn para todas las antenas. DILUCIN DE LA PRECISIN.- La geometra de los satlites visibles es un factor importante cuando debemos conseguir altas precisiones y cambia con el tiempo debido al movimiento de los satlites. Existe un factor que mide la bondad de la geometra, es el factor de dilucin de la precisin (DOP). Cuando sea el volumen del cuerpo formado por los satlites y el receptor menor ser el valor de DOP siendo el ideal el DOP=1. El DOP debe ser multiplicado por el error obtenido en las pseudodistancias para obtener el error final en el posicionamiento. Los valores de DOP ms utilizados son: GDOP: Dilucin de la Precisin en posicin y estado del reloj. PDOP: Dilucin de la Precisin en posicin. TDOP: Dilucin de la Precisin en el estado del reloj. HDOP: Dilucin de la Precisin en planimetra. VDOP: Dilucin de la Precisin en altimetra. RDOP: Dilucin de la Precisin relativa entre dos puntos.

Procesamiento de la informacin.- Una de las tcnicas de correlacin diferencial es el mtodo de las simples y dobles diferencias de las distancias observadas a pares de satlites ( por lo menos cuatro ), donde se eliminan los errores de los relojes del satlite y receptor, y de los errores producidos por el retraso ionosfrico, quedando como incgnitas las componentes del vector ( dx; dy, dz, base - remoto ), que se estiman en un nico clculo por el mtodo de los mnimos cuadrados. Esta metodologa es tambin vlida para el posicionamiento absoluto. El mtodo de mnimos cuadrados, requiere de clculos muy complejos que no vamos a explicar, porque no es el objeto de esta charla. En sntesis podemos decir que a travs del procesamiento de los datos con los Software disponibles, tendremos calculados las posiciones de los puntos medidos en un sistema determinado. Aplicaciones del GPS.- En tan slo unos pocos aos, las aplicaciones del GPS son prcticamente ilimitadas: Los vehculos de emergencia utilizan el GPS para ubicar con exactitud los destinos y trazar rutas. El GPS se utiliza para localizar embarcaciones perdidas en el mar. Los servicios de transporte utilizan GPS para realizar un seguimiento de su flota y acelerar las entregas. Las compaas de transporte equipan los buques cisterna y cargueros con GPS para su navegacin, as como para registrar y controlar los movimientos de las embarcaciones. Los propietarios de embarcaciones de recreo y pequeos vehculos comerciales confan en el GPS para la navegacin. Los pilotos civiles utilizan GPS para la navegacin, fumigacin area, topografa y fotografa area. Al utilizar la tecnologa GPS para elaborar los planes de vuelo, las lneas areas ahorran millones de dlares. Los GPS se pueden utilizar para el aterrizaje instrumental, tanto en aeropuertos grandes como pequeos, y hacen posible la creacin de nuevos sistemas de elusin area. La tecnologa GPS se usa habitualmente para realizar mapas, mediciones de tierra y en topografa. El GPS se ha utilizado para realizar mapas de carreteras, seguimiento de incendios forestales y para guiar las hojas de los bulldozers en los procesos de construccin, consiguiendo un grado de precisin de centmetros. Los cientficos que estudian la Tierra utilizan la tecnologa GPS para monitorizar los terremotos y los movimientos de las placas tectnicas terrestres. Las compaas de telecomunicaciones confan cada vez ms en el uso de GPS para sincronizar sus redes digitales terrestres mediante la comparacin directa de sus relojes de referencia con la hora del GPS.

Los fabricantes de satlites utilizan receptores GPS para realizar un seguimiento de las posiciones de los satlites. En los automviles se estn instalando GPS para que los conductores puedan saber dnde estn y a la vez recibir indicaciones de direccin. En Japn, 500.000 automviles ya incorporan un sistema de navegacin basado en GPS. Empleo del GPS y DGPS en reas de minera:

-Aplicaciones de cartografa geodesia y topografa (rastreo de fase de la portadora).- La utilizacin del GPS para levantar mapas y hacer estudios topogrficos permite ahorrar tiempo y dinero con esta aplicacin, la ms exigente de todas. Actualmente, el equipo del GPS permite que un solo topgrafo realice en un da la labor que antes le tomaba varias semanas a todo un grupo. Adems, la labor puede completarse con un nivel de precisin mayor que nunca. Durante cientos de aos, los topgrafos se han basado en instrumentos pticos y aparatos de medicin fsica. Los instrumentos pticos (y los instrumentos de medicin electrnica a distancia ms recientes) requieren una lnea de mira directa hasta el objetivo. Las cintas o cadenas para medir requieren que los topgrafos crucen a pie todo el terreno en cuestin para medir la distancia entre dos puntos. La gran ventaja del GPS es que no se tiene que establecer una lnea de mira entre dos estaciones. En consecuencia, el estudio puede realizarse con cualquier tiempo o en las faldas opuestas de una montaa. Otra ventaja es que la precisin de los datos obtenidos no depende tanto como antes de la habilidad de quien utiliza el instrumento. Como no hay que establecer una lnea de mira entre las estaciones del GPS, se pueden hacer grandes economas en proyectos voluminosos en los que participan numerosos equipos de topgrafos en una extensin limitada. Se puede instalar un solo receptor del GPS como estacin de referencia, que puede servir para muchos topgrafos, dedicado cada uno a una tarea distinta. Ello contrasta con el material topogrfico convencional, con el cual por lo menos dos personas deben realizar una misma tarea (una a cada extremo). El rastreo de fase de la portadora de las seales del GPS ha desatado una revolucin en la topografa. Ya no es necesaria una lnea de mira a lo largo del terreno para determinar la posicin en forma precisa. Se puede medir la posicin a 30 kilmetros de un punto de referencia, sin puntos intermedios. Ese uso del GPS requiere receptores de rastreo de la portadora especialmente equipados. Las seales de las portadoras L1 L2 se utilizan en la topografa de fase de portadora. Los ciclos de portadora L1 tienen una longitud de onda de 19 centmetros. Las seales de portadora, si se rastrean y miden, pueden brindar mediciones de telemetra con un margen de error relativo de slo algunos milmetros, en circunstancias especiales. El rastreo de las seales de la fase de portadora no aporta informacin acerca del momento de la transmisin. Las seales de portadora, si bien se modulan con cdigos binarios que llevan asignado un intervalo de tiempo, no lo indican de manera que se distinga un ciclo de otro. Las mediciones utilizadas en el rastreo de la fase de portadora son las diferencias entre los ciclos de la fase de portadora y las fracciones de ciclos en el curso del tiempo. Por lo menos dos receptores rastrean las seales de portadora al mismo tiempo. Las diferencias en el retraso ionosfrica en ambos receptores deben ser suficientemente pequeas para asegurar que los ciclos de la fase de portadora se tengan debidamente en cuenta. Ello requiere en general que ambos receptores estn aproximadamente a 30 kilmetros el uno del otro.

-Aplicaciones a las ciencias de la Tierra.- Un objetivo comn de las ciencias de la Tierra es comprender procesos dinmicos y, frecuentemente, complejos. Si bien con algunas investigaciones de las ciencias de la Tierra se tiene el objetivo de obtener un registro preciso del pasado, el GPS brinda una oportunidad nica de medir procesos terrqueos en curso en diversos entornos. La evolucin de las ciencias de la Tierra que ha permitido el GPS en el ltimo decenio ha sido enorme. El objetivo inicial de los especialistas en ciencias de la Tierra fue utilizar el GPS para ensayar modelos de la cinemtica tectnica que se podan predecir con el paradigma tectnico de las placas. Las predicciones se basaban en la interpretacin del magnetismo marino, los rastros de puntos calientes y los mecanismos focales de los terremotos, y en ellas se basa gran parte de las investigaciones geocientficas actuales. Los estudios cinemticos de las placas con el GPS permitieron observaciones detalladas de sus movimientos y confirmaron los modelos geolgicos, a la vez que los ampliaron a regiones donde eran dbiles las limitaciones de los datos geolgicos. Los esfuerzos de los especialistas en ciencias de la Tierra se centran actualmente en la utilizacin de una resolucin mejorada, disponible del GPS, para documentar fenmenos cada vez ms complejos en los sistemas de la Tierra. Muchos objetivos cientficos actuales no se hubieran podido alcanzar en los comienzos de los estudios con el GPS. Los problemas que se estudian abarcan las variaciones de la tensin en todo el ciclo de los terremotos, los procesos volcnicos, la dinmica glacial y el cambio del nivel del mar, adems de la geodesia de los fondos marinos. -Prospeccin minera.- El GPS se utiliza mucho en la actualidad en la prospeccin minera area, que permite mediciones a una altura de 100 metros o menos con un espaciamiento estrecho de unas cuantas docenas de metros entre vuelos sucesivos, mediante complejas tcnicas de medicin electromagnticas, magnticas y de gravedad. Es necesario determinar en forma precisa la trayectoria de vuelo para evaluar la magnitud, profundidad y ubicacin de los yacimientos de minerales a lo largo de la va elegida. -Ciencias geogrficas.- Permite situar puntos con gran precisin. Se pueden construir mapas geogrficos mucho ms precisos, mejorando los que haba hasta ahora. Modelos De GPS -GPS Navegadores

Tipo GPS Navegador Modelo Etrex H Memoria 500 puntos

Marca Garmin Canales 12 Precision 15m (3m con WAAS activado)

Tipo GPS Navegador Modelo Etrex Legend H Memoria 24 Mb

Marca Garmin Canales 12 Precision 15m (3m con WAAS activado)

Tipo GPS Navegador Modelo Etrex Legend HCx

Marca Garmin Canales 12

-GPS Topogrficos

GNSS RTK South S82T

Tipo GNSS (GPS+Glonass y otros)

Bandas GPS L1 C/A, L2E, L5

Marca South Canales 220 Radio externo para 25 km

Modelo S82T Precision 2.5mm / 25mm Modos: RTK, GSM, post-proceso

Precio: $200,000.00 GNSS RTK South S82T

Tipo GNSS (GPS+Glonass y otros) Marca South Canales 220 Radio externo para 25 km

Bandas GPS L1 C/A, L2E, L5 Modelo S82T Precision 2.5mm / 25mm Modos: RTK, GSM, post-proceso

Precio: $200,000.00

GPS Ashtech/Magellan Promark 500

Tipo GPS RTK 2 bandas (L1+L2) Marca Ashtech Modelo Promark 500 Canales 75 Memoria 1 Gb expandible Precision 2.5mm / 25mm Observaciones 2 receptores en tiempo real (base y rover), todo incluido

Precio: $320,000.00

Ejemplo de aplicacin de estacin total y GPS en la mineraResumen.- En combinacin con la investigacin del comportamiento estructural de grandes obras, es tambin una prctica comn en todo el mundo, la realizacin de procedimientos de vigilancia para los posibles desplazamientos de aquellos puntos crticos presentes en proyectos de estructuras de gran envergadura que puedan comprometer la seguridad y la proteccin del medio ambiente en las distintas fases de su construccin u operacin. Este ha sido el caso para estructuras presentes en proyectos tales como: taludes en faenas mineras de tajo abierto (Open Pit), taludes presentes en obras viales, control vertical en proceso constructivo para edificios de gran altura, estabilidad estructural para instalaciones de gran envergadura y control de deformaciones y estabilidad estructural para represas. La solucin en este caso ha sido el uso de instrumentacin geotcnica y, ms recientemente, el uso de tcnicas de control polar por medicin de distancias, a travs del uso de estaciones totales topogrficas combinadas con redes de receptores satelitales del tipo GNSS en combinacin con un sofisticado software para procesar y analizar el comportamiento de la estructura en estudio. Este artculo muestra cmo esta nueva tecnologa se puede utilizar para proporcionar una completa herramienta automtica, precisa y eficiente para el control de los distintos tipos de estructuras. Como ejemplo de aplicacin, se discute la instalacin de este sistema en el Proyecto Minero Bajo de la Alumbrera, localizado en la provincia de Catamarca, Argentina. Introduccion.- Adems de las investigaciones enfocadas al estudio de comportamientos de estabilidad estructural, es comn llevar a cabo procesos de medicin con propsitos de vigilar eventuales desplazamientos estructurales que comprometan la seguridad humana y proteccin del medio ambiente en las etapas de construccin y operacin de proyectos de gran envergadura en todo el mundo. Esto se ha transformado como una condicin necesaria para la operacin de proyectos mineros en tajo abierto, obras viales con presencia de taludes, estructuras de ingeniera civil de gran envergadura y estructuras que permitan la acumulacin de grandes volmenes de agua. La solucin en este caso ha sido el uso de la instrumentacin geotcnica y, ms recientemente, tambin el uso de tcnicas de vigilancia en tiempo real por medio de mtodos modernos de Geodesia, como por ejemplo, el uso de estaciones totales motorizadas en combinacin con el uso de receptores satelitales del tipo GNSS gestionados por programas aplicativos para el procesamiento y anlisis de comportamiento estructural. En el caso de los mtodos geodsicos, la prctica ms comn durante muchos aos fue la aplicacin del mtodo de trilateracin, el cual tiene como base la medicin de distancias entre dos o ms puntos de control, y los puntos de vigilancia instalados en la estructura en movimiento. Se debe mencionar que la ventaja de este mtodo es la independencia de mediciones angulares, lo que evita la presencia de errores sistemticos debido a la refraccin atmosfrica y garantiza una baja incertidumbre de los resultados debido a la alta precisin de las mediciones de distancias con el uso de sistemas de medicin electrnica de distancia (EDM). Desde los aos 90, con la aparicin de equipos topogrficos asistidos con sistemas de servomotores con capacidad de reconocimiento automtico de prismas, se abri una nueva era para los procesos de vigilancia automtica. Con el uso de esta nueva tcnica, los prismas se ubican en los sectores comprometidos con situaciones de inestabilidad y en aquellos puntos estables que sern utilizados como referencia. Luego, un instrumento del tipo estacin total robtica controlada por una aplicacin sofisticada de software est instalado en una base apropiada para realizar las medidas a los prismas que representarn la situacin de inestabilidad y aquellos que se utilizarn como patrn de referencia. En el proceso de medicin se registran el ngulo horizontal y vertical, adems de la distancia a partir de los cuales se calculan los valores de coordenadas en el sistema de coordenadas locales del proyecto para posteriormente determinar el eventual desplazamiento de los prismas. Comnmente la estacin total se instala en una estructura estable y permanente para garantizar que las coordenadas calculadas sean coherentes con la red de referencia. Por lo tanto se requiere que a lo menos un punto de referencia debe estar disponible para orientar la

estacin y para verificar posibles rotaciones de los pilares del equipo debido a eventuales variaciones de temperaturas. La medicin de cada punto se puede realizar mediante una tecnologa que permite el reconocimiento automtico de los prismas (ATR), o bien, por una tcnica que permite el barrido del prisma a partir de la seal de retorno (Signal Scan). En el primero, el mtodo de ATR, se utiliza una cmara CCD montada en el telescopio de la estacin total para registrar la imagen del retorno de un rayo lser. La imagen es analizada para identificar cualquier variacin de posicionamiento del prisma en el campo de visin del equipo. En el segundo mtodo el sistema utiliza la intensidad de la seal de retorno para identificar la posicin del prisma. En cuanto al alcance en distancia, la primera tcnica puede llegar a 3 km en condiciones de buena visibilidad, en cambio, con la segunda tcnica el sistema puede llegar a medir hasta 4 km, pero con algn empobrecimiento en precisin angular de la medicin. La Figura 1 muestra un ejemplo de una instalacin tpica de los monitores con estacin total.

Figura 1 - Ejemplo de una instalacin tpica de los monitores con Estacin Total Una tercera opcin de control de estabilidad, recientemente empleada en el control de estabilidad estructural, es la opcin que utiliza los datos de satlites tipo GNSS para la creacin de puntos de control en lugares no estables, en algunos casos, y en otros para la medicin directa de puntos actuando como sensores de movimiento. Este artculo presenta los detalles de ese mtodo de control y como una aplicacin de ejemplo, se dedicar a debatir la instalacin de un sistema de auscultacin a partir del uso combinado de estaciones totales y receptores satelitales GNSS en el proyecto Minero Bajo de la Alumbrera, localizado en la Provincia de Catamarca, Argentina. Mtodo Combinado utilizando Estaciones Totales y Receptores Satelitales GNSS.- Los sistemas de posicionamiento global asistido por satlite (GNSS) son muy interesantes para realizar el estudio de la geodinmica, ya que, adems de su calidad alta en el posicionamiento de los puntos, tiene la caracterstica de no requerir lnea de visin entre los puntos medidos. Por esa razn, el mtodo combinado de auscultacin es una alternativa importante si se tiene en cuenta las situaciones comunes en aquellas zonas de explotacin minera que presentan caractersticas de inestabilidad en torno a la zona de extraccin de material, situacin que impedira la instalacin de equipos de auscultacin y de puntos de referencia. Dado que los

sistemas GNSS permiten que los puntos de referencia no tengan visual entre ellos y tampoco exista restriccin de distancia, estos se podran utilizar como ubicaciones para los puntos de referencia para la estacin total. De esa manera, la posicin de la estacin es actualizada a partir del sistema GNSS y las mediciones de deformacin a los puntos de vigilancia (prismas de auscultacin) y puntos de referencia se realizan con la estacin total con el propsito de determinar el desplazamiento de los prismas considerando los posibles cambios en la condicin de la estacin determinado a partir de la medicin a los puntos de control. Adems de esto, los receptores GNSS, en situaciones especiales, tambin podran ser utilizados para controlar movimientos en zonas fuera del rea de explotacin. La Figura 2 muestra un ejemplo de una instalacin de un sistema combinado de seguimiento utilizando la estacin total y sensores GNSS.

Figura 2 - Ejemplo de instalacin de una combinacin de supervisin del GNSS + Estacin Total

El proyecto de explotacin cuprfera Bajo de la Alumbrera Modelo Conceptual.- Las faenas del proyecto Minera Bajo de la Alumbrera se encuentra al noroeste de la provincia de Catamarca, Argentina, al este de la Cordillera de los Andes desde una altura de 2600 metros sobre el nivel del mar. A continuacin se muestra en la Figura 3 una vista general de la mina.

Figura 3 - Vista general de la mina De acuerdo a las condiciones geogrficas presentes y a los planes de expansin de mediano y largo plazo que tiene la mina se observaron los siguientes aspectos para el proyecto de monitoreo: - Los vectores de monitoreo alcanzarn un rango de 2.4 km de acuerdo a la planificacin de largo plazo para las distintas actividades de extraccin. - De acuerdo a la dinmica que presentan las distintas actividades de extraccin, se recomienda un sistema de instalacin itinerante que permita el traslado instrumental. - En la compaa se encuentra establecido un sistema de red LAN a travs de un sistema wireless el cual permite tener cada estacin de monitoreo como un punto IP de la red corporativa. - Se requiere la implementacin de un sistema de alarma que permita generar mensajes de texto para celulares o sistema similar. De acuerdo a lo anterior, la proposicin conceptual para la instrumentacin de monitoreo adoptada fue la opcin de monitoreo combinado con estacin total y GNSS, segn configuracin presentada a seguir. Instalacin de dos estaciones de monitoreo robticas basadas en la familia de estaciones totales TPS1200 (TCRA120X-R300) de la empresa Leica Geosystems. Las estaciones totales instaladas permitieron al usuario disponer de mediciones en las modalidades ATR, procesos de rastreo SignalScan en las Bandas Infrarroja y Laser y por ltimo mediciones de distancia inclinada en las bandas infrarroja y lser. El control de posicionamiento de cada estacin total se realiz mediante una red GNSS operando en la modalidad RTK entregando una calidad de posicionamiento de 1cm en tiempo real. Para eso, conjuntamente con las estaciones totales, fueron instalados en dos casetas de vigilancia prefabricadas, dos receptores GNSS de doble frecuencia de la familia GPS1200 de la empresa Leica Geosystems. Otro receptor GNSS del mismo tipo fue instalado a una distancia de 5 km de la zona de monitoreo. Ese receptor opera como estacin de referencia transmitiendo correcciones en tiempo real para el posicionamiento de las antenas en las casetas. La Figura 4 muestra la caseta de vigilancia con la instalacin de la estacin total y de la antena GNSS.

Finalmente cada estacin de monitoreo est controlada por una licencia del software GeoMoS, en su configuracin profesional y dos licencias de GeoMoS Analyzer tambin de la empresa Leica Geosystems. La Figura 5 muestra el diagrama conceptual de los distintos componentes instrumentales que involucra esta solucin.

Figura 4 - Caseta de vigilancia

Figura 5 - Diagrama conceptual de la instalacin de la vigilancia Sistema de Auscultacin Instalado.- A partir de las caractersticas del terreno y de la distribucin geo-espacial del proyecto, se determinaron las posiciones de las casetas, del GPS de referencia y de los prismas de monitoreo. A continuacin se muestra, en la Figura 6, una

vista en planta de la distribucin de los prismas y de la posicin de la caseta 1, de acuerdo al sistema de coordenadas existente en el proyecto. En la misma figura se debe notar el punto BA3, el cual ha sido asignado como punto de control. La caseta 2 y el GPS de referencia no estn exhibidos en esa figura.

Figura 6 Distribucin espacial del sistema de auscultacin Resultados Obtenidos con la Instrumentacin en Operacin.- A partir del comportamiento operacional del sistema, de la calidad de las medidas y de los resultados obtenidos, se pueden indicar los comentarios presentados a seguir. En el proyecto, los prismas considerados como estables son utilizados como referencias para la orientacin de la estacin de monitoreo. Por lo tanto se hizo un anlisis del comportamiento de uno de esos prismas, en este caso, el prisma BA3, considerando su posicionamiento a partir de mediciones sin y con correcciones GPS de la estacin total. La Figura 7 muestra claramente la reduccin de la incertidumbre de las medidas con la aplicacin de la correccin por sistema GPS.

Figura 7 Anlisis del comportamiento de un prisma estable Otro anlisis interesante es conocer el comportamiento de la posicin de la caseta a partir de las medidas a puntos estables y con correccin GPS. En la Figura 8 se aprecia claramente la reduccin de la incertidumbre de las medidas con la aplicacin de la correccin por sistema GPS.

Figura 8 Anlisis de comportamiento del posicionamiento de la caseta Finalmente es imprescindible analizar el comportamiento de un prisma con cierta caracterstica dinmica. Las Figuras 9 y 10 muestran los movimientos capaces de ser detectados por el sistema sin y con la aplicacin de correcciones por sistema GPS.

Figura 9 Anlisis del comportamiento dinmico de un prisma sin correccin GPS.

Figura 10 Anlisis del comportamiento dinmico de un prisma con correccin GPS.

Conclusiones

A partir de los resultados obtenidos, se concluye que la aplicacin de correcciones del tipoGPS en los registros polares de la estacin total permite reducir los niveles mnimos de deteccin de movimiento en los sistemas de auscultacin de minas a tajo abierto. De esa forma, desde un punto de vista operacional, se puede concluir que el sistema combinado de estacin total y sistema GNSS es una solucin adecuada para la auscultacin de estructuras y que permite mejorar las condiciones de alerta temprana dado que el sistema puede detectar condiciones de inestabilidad en los inicios de esta.

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