Trabajo de Topo II - Yenson
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1 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
DEDICATORIA
Tú eres lo más lindo
Que me ha pasado en la vida y eres
Tan increíble que a veces pienso
Que todo es un sueño, Jocabet
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INDICE
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1. INTRODUCCION A LA GEOMATICA
1.1. GEOMATICA
1.1.1. DEFINICION
Geomática es un campo de actividades que, usando una aproximación
sistémica, integra todos los medios para adquirir y manejar datos
espaciales requeridos como parte de actividades científicas,
administrativas, legales y técnicas que se preocupan de la producción y
manejo de información espacia".
"La definición más elemental de Geomática aparece como una integración
de percepción remota, sistema de posicionamiento global y sistemas de
información geográfica" (Universidad Estatal de Colorado, Estados Unidos.
1997).
Entonces tomando en cuenta estos dos conceptos podríamos decir, que la
geomática es un proceso que involucra adquisición, manejo, análisis y
procesamiento de datos denominados espaciales obtenidos de
plataformas espaciales.
La observación terrestre a través de sensores remotos se realiza mediante
el uso de distintos tipos de plataformas.
Las plataformas espaciales (satélites) transportan una amplia variedad de
sensores tanto pasivos como activos,
cuyas resoluciones espaciales, ángulos
de toma, periodicidad de sus órbitas y
diseño espectral, hacen posible en la
actualidad el desarrollo de aplicaciones
que cubren prácticamente todo el
espectro de necesidades del ser
humano.
Sensores Pasivos: Recibe la energía reflejada o emitida por la Tierra
cuando es iluminada por el Sol.
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Sensores Activos: Produce su propia energía para “iluminar” el objeto.
La geomática es utilizada en todas las áreas
que dependen de la geo información, como
ordenamiento del territorio, inventario y
evaluación general de recursos, planificación
ambiental, manejo de desastres, investigación
aplicada entre otros.
1.1.2. APLICACIÓN
A manera de conclusión podemos decir que la geomática es el conjunto
multidisciplinario de ciencias y tecnologías que tratan de la adquisición,
procesamiento, análisis y modelado, de información referenciada
geográficamente, así como de sus atributos no espaciales.
Entre sus aplicaciones principales se ubican el inventario y planificación de
uso de recursos naturales e infraestructura del territorio, planeación y
optimización en la distribución de centros estratégicos y de servicios,
simulación de escenarios y modelado espacial.
Caracas 2005; Satélite Taiwanés Formosat-2; pancromático 2 m
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5 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
Algunas Disciplinas incluidas en la gemática son:
Cartografía: representación de atributos sobre la superficie de la tierra, en
una superficie plana, a manera de mapa.
Fotogrametría: recuperación de información cualitativa y cuantitativa a
partir de fotografías aéreas.
Sistema de Posicionamiento Global: ubicación, medición y localización
precisa de objetos sobre la superficie de la tierra.
Percepción Remota: recuperación de información cualitativa y cuantitativa
y modelado de escenarios a partir de imágenes multiespectrales de satélite
y otros datos raster.
Sistemas de Información Geográfica: integración, análisis, modelado y
despliegue de información geográfica y sus atributos.
Actualmente, debido a los avances agigantados de la tecnología, el campo
de la geomática está siendo utilizado en muchas áreas del saber, razón por
la cual muchas las instituciones que están haciendo uso de estas
herramientas.
1.2. PROYECCIONES CARTOGRAFICAS
La proyección cartográfica o proyección geográfica es un sistema de
representación gráfico que establece una relación ordenada entre los puntos
de la superficie curva de la Tierra y los de una superficie plana (mapa). Estos
puntos se localizan auxiliándose en una red de meridianos y paralelos, en forma
de malla. La única forma de evitar las distorsiones de esta proyección sería
usando un mapa esférico pero, en la mayoría de los casos, sería demasiado
grande para que resultase útil.
En un sistema de coordenadas proyectadas, los puntos se identifican por las
coordenadas cartesianas (x e y) en una malla cuyo origen depende de los
casos. Este tipo de coordenadas se obtienen matemáticamente a partir de las
coordenadas geográficas (longitud y latitud), que son no proyectadas.
Las representaciones planas de la esfera terrestre se llaman mapas, y los
encargados de elaborarlos o especialistas en cartografía se denominan
cartógrafos.
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1.2.1. PROPIEDADES DE LAS PROYECCIONES CARTOGRÁFICAS
Se suelen establecer clasificaciones en función de su principal propiedad;
el tipo de superficie sobre la que se realiza la proyección: cenital (un plano),
cilíndrica (un cilindro) o cónica (un cono); así como la disposición relativa
entre la superficie terrestre y la superficie de proyección (plano, cilindro o
cono) pudiendo ser tangente, secante u oblicua. Según la propiedad que
posea una proyección puede distinguirse entre:
proyecciones equidistantes, si conserva las distancias.
proyecciones equivalentes, si conservan las superficies.
proyecciones conformes, si conservan las formas (o, lo que es lo
mismo, los ángulos).
No es posible tener las tres propiedades anteriores a la vez, por lo que es
necesario optar por soluciones de compromiso que dependerán de la
utilidad a la que sea destinado el mapa.
1.2.2. TIPOS DE PROYECCIONES CARTOGRÁFICAS
1.2.2.1. CILÍNDRICA
La proyección de Mercator, que revolucionó la cartografía, es
cilíndrica y conforme en ella, se proyecta el globo terrestre sobre
una superficie cilíndrica. Es una de las más utilizadas, aunque por
lo general en forma modificada, debido a las grandes distorsiones
que ofrece en las zonas de latitud elevada, lo que impide apreciar
a las regiones polares en su verdadera proporción. Es utilizada en
la creación de algún mapamundi. Para corregir las deformaciones
en latitudes altas se usan proyecciones pseudocilíndricas, como
la de Van der Grinten, que es policónica, con paralelos y
meridianos circulares. Es esencialmente útil para ver la superficie
de la Tierra completa.
Proyección de Mercator
Proyección de Peters
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1.2.2.2. CÓNICA
La proyección cónica se obtiene proyectando los elementos de la
superficie esférica terrestre sobre una superficie cónica tangente,
situando el vértice en el eje que une los dos polos. Aunque las
formas presentadas son de los polos, los cartógrafos utilizan este
tipo de proyección para ver los países y continentes. Hay diversos
tipos de proyecciones cónicas:
Proyección cónica simple
Proyección conforme de Lambert
Proyección cónica múltiple
1.2.2.3. AZIMUTAL, CENITAL O POLAR
En este caso se proyecta una porción de la Tierra sobre un plano
tangente al globo en un punto seleccionado, obteniéndose una
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imagen similar a la visión de la Tierra desde un punto interior o
exterior. Si la proyección es del primer tipo se llama proyección
gnomónica; si es del segundo, ortográfica. Estas proyecciones
ofrecen una mayor distorsión cuanto mayor sea la distancia al
punto tangencial de la esfera y el plano. Este tipo de proyección
se relaciona principalmente con los polos y hemisferios. Tipos de
proyecciones:
Proyección ortográfica
Proyección estereográfica
Proyección gnomónica
Proyección azimutal de Lambert
1.2.2.4. MODIFICADAS
En la actualidad la mayoría de los mapas se hacen a base de
proyecciones modificadas o combinación de las anteriores, a
veces, con varios puntos focales, a fin de corregir en lo posible las
distorsiones en ciertas áreas seleccionadas, aun cuando se
produzcan otras nuevas en lugares a los que se concede
importancia secundaria, como son por lo general las grandes
extensiones de mar. Entre las más usuales figuran la proyección
policónica de Lambert utilizada para fines educativos, y los
mapamundis elaborados según las proyecciones Winkel-Tripel
(adoptada por la National Geographic Society1 ) y Mollweide, que
tienen forma de elipse y menores distorsiones.
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1.2.2.5. CONVENCIONALES
Las proyecciones convencionales generalmente fueron creadas
para representar el mundo entero (mapamundi) y dan la idea de
mantener las propiedades métricas, buscando un balance entre
distorsiones, o simplemente hacer que el mapamundi "se vea
bien". La mayor parte de este tipo de proyecciones distorsiona las
formas en las regiones polares más que en el ecuador:
La proyección de Robinson fue adoptada por la National
Geographic Magazine en 1988 pero abandonada alrededor de
1997 a cambio de la proyección de Winkel-Tripel.
Proyección de Aitoff
Proyección de Bernard J.S. Cahill
Proyección de Dymaxion
Proyección de Goode
Proyección de Kavrayskiy VII
Proyección cilíndrica de Miller
Proyección de Robinson
Proyección de Van der Grinten
Proyección de Wagner VI
Proyección de Waterman
Proyección de Winkel-Tripel
1.3. PROYECCIONES EQUIVALENTES Y CONFORMALES
1.3.1. MARCATOR
Si cualquiera de nosotros cierra los ojos y piensa en un mapa del mundo,
lo más probable es que lo que nos venga a la mente sea un mapa
dibujado utilizando la proyección de Mercator. Sin duda ha sido, y sigue
siendo, la forma más popular de dibujar la superficie de la Tierra en un
papel. Esta proyección fue desarrollada por el cartógrafo y geógrafo
flamenco Gerardus Mercator, que la presentó en el año 1569 con la
intención de que fuera utilizada en la navegación marítima. Su principal
ventaja es que las líneas de rumbo constante (es decir, líneas que forman
un ángulo constante con los meridianos) son representadas con
segmentos rectos. Sobre la superficie curvada de la Tierra eso no es así,
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de modo que la utilidad del mapa a la hora de recorrer grandes distancias
en barco está clara.
Mapa del mundo según la proyección de Mercator. De Wikipedia.
La proyección de Mercator es lo que se conoce como una proyección
cilíndrica. Explicado de una manera tan básica como poco precisa, para
hacer una proyección cilíndrica de la superficie de la Tierra, tenemos que
asumir que nuestro planeta tiene forma esférica, y situarlo dentro de un
cilindro de papel que sea tangente al Ecuador. Una vez hecho esto,
trazamos líneas rectas desde el centro de la Tierra en todas las
direcciones. Cada línea atravesará la superficie de la Tierra en un punto.
Si seguimos avanzando por dicha línea acabaremos topando con el
cilindro. Así, cada punto de la superficie de la Tierra está representado
por un punto en el cilindro. Una vez que hemos terminado de dibujar,
recortamos nuestro cilindro por el meridiano de longitud 180º (o por donde
mejor nos apetezca) lo desdoblamos y ya tenemos nuestro mapa. Este
proceso resulta inevitablemente en que la dimensión horizontal se va
estirando paulatinamente según nos vamos separando del Ecuador, tanto
que al llegar a las cercanías de los polos el mapa pierde toda su utilidad.
De hecho, los polos ni siquiera pueden ser representados. Si además
queremos que los paralelos de nuestro mapa estén separados por una
distancia determinada (por ejemplo, para que sean equidistantes entre
sí), deberemos ajustar además la dimensión vertical.
Existe una amplia variedad de proyecciones cilíndricas sobre las que se
introducen variaciones según diversos criterios, normalmente
dependiendo de la utilidad que se le quiera dar al mapa. En el caso
particular de la proyección de Mercator, la separación entre paralelos está
ajustada de manera que, como decía más arriba, las líneas de rumbo
constante o loxodrómico se puedan representar como segmentos rectos.
A pesar de resultar ventajoso para la navegación, el mapa de Mercator
tardó en establecerse como estándar para los marinos por estar
adelantado a su tiempo, y no fue hasta al siglo XVIII que se adoptó
totalmente para su uso en la navegación, con la invención del cronómetro
marino y con la determinación de la distribución espacial de la declinación
magnética. No obstante, una vez que llegó a ese estatus, lo hizo para
quedarse, y la enorme mayoría de las representaciones de la superficie
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de la Tierra que se encuentran en atlas, pósteres y libros de texto están
aún hoy en día, basadas en esa proyección.
Como todos los mapas que tratan de representar la superficie de la Tierra,
que es más o menos esférica, en un plano, el de Mercator tiene también
sus inconvenientes. Según nos alejamos del Ecuador, tanto la dimensión
horizontal como la vertical se van estirando paulatinamente, y el mapa se
va deformando, de modo que comparar los tamaños de objetos situados
cerca del Ecuador con objetos en latitudes altas puede llegar a ser muy
engañoso. Por ejemplo, el mapa de Mercator representa a Groenlandia y
a África más o menos del mismo tamaño, cuando en realidad África tiene
una superficie 14 veces mayor que la de Groenlandia; Alaska también
parece mayor que Brasil, pero en realidad es unas 5 veces más pequeña.
Con todo esto, la proyección de Mercator ha gozado de una enorme
popularidad, quizá debido a que su forma rectangular la hace estética y
conveniente a la hora de hacer pósteres con ella o colocarla en las
páginas de un libro. Sin embargo, como decía al principio de este artículo,
las distorsiones que provoca en los tamaños relativos de los continentes
han provocado numerosas críticas más desde un punto de vista político
que meramente cartográfico.
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1.3.1.1. CRITICAS AL MAPA DE MERCATOR
En este mundo en que vivimos, los países más desarrollados y
que manejan más dinero están situados bastante al norte del
Ecuador, mientras que los países que están menos desarrollados
se sitúan alrededor del Ecuador. Como hemos visto, cuanto más
lejos del Ecuador nos situamos, más deformado está el mapa y
más grandes aparecen los países. Así, los países más
desarrollados están representados con un tamaño
desproporcionadamente grande en comparación con los menos
desarrollados, Además, esta deformación está hecha de una
manera interesada. Esta visión fue popularizada por el historiador
y periodista Arno Peters. Haciendo las pocas búsquedas en
Google en las que me baso para escribir esto resulta difícil
diferenciar lo que dijera Arno de lo que dicen sus seguidores hoy
en día. En cualquier caso, las críticas desde el punto de vista
político y social al mapa de Mercator se suelen resumir en estos
dos puntos. Primero, como señalé antes, los países desarrollados
están representados con un tamaño proporcionalmente mayor
que el que tienen, y esto está hecho de forma intencionada (o al
menos se ha puesto intención en no corregirlo) para ningunear a
los países pobres. Segundo, y esto ya es algo que me cuesta más
creer que fuera dicho originalmente por Peters, el mapa de
Mercator da más peso al hemisferio norte que al sur, colocando la
línea del Ecuador no en la mitad del mapa, sino un poco más
abajo, de manera que el hemisferio norte ocupa 2/3 de la
superficie del mapa, y el sur 1/3.
Sobre la primera de la alegaciones, ya hemos visto que no se trata
de nada intencionado, sino de una consecuencia directa del
método empleado para confeccionar el mapa. No es una cuestión
de racismo, como se llega a decir por ahí, sino de la técnica
empleada para la construcción del mapa. De hecho, si los países
en vías de desarrollo no estuvieran cerca del Ecuador, sino en el
Hemisferio Sur, su tamaño sería más fácilmente comparable al de
los países desarrollados (y viceversa). Además de esto, hay
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algunas cuestiones más que son interesantes con respecto a esta
crítica. Por ejemplo, ¿qué pasa con países como Australia, que
están desarrollados, pero aparecen más pequeños de lo que
debieran? ¿Qué pasa con los países de Oriente Medio o Asia,
como Kazajistán, Mongolia o si me apuras hasta Afganistán, que
están representados más grandes de lo que debieran?
En cuanto a la segunda de las alegaciones, un rápido vistazo al
mapa de Mercator que puse un poco más arriba basta para ver
que es, directamente, falsa. Si hacemos una rápida búsqueda de
los términos “proyección Mercator” en Google imágenes,
podemos aclarar un poco más este asunto. De las veinte primeras
imágenes del mapa de Mercator que me salieron a mí, once
mostraban el mapa de Mercator tal y como aparece en la imagen
superior, y nueve mostraban el mapa de Mercator con el Ecuador
situado por debajo del centro de la imagen. En estas últimas lo
que ocurre es que se ha eliminado la Antártida y parte del océano
hasta la altura de la parte más meridional de América del Sur.
Supongo que es sólo que se intenta representar la parte habitada
de la Tierra. Es decir, son mapas incompletos, no es que la
proyección de Mercator sea tendenciosa ni racista.
En cualquier caso, Arno Peters no se limitó a las críticas y propuso
una alternativa que a su parecer representaba más
equitativamente a todos los continentes: el mapa de Gall-Peters.
1.3.2. GALL-PETERS
Para empezar, es necesario aclarar por qué el mapa que popularizó
Peters en los años setenta del siglo pasado se llama mapa de Gall-
Peters. Aparentemente, Arno Peters llegó por su cuenta en 1967 al
mismo mapa que había presentado en 1885 frente a la Asociación
Británica para el Avance de la Ciencia el clérigo escocés James Gall.
Aunque se le suele llamar con el nombre de uno u otro de los autores
según el propósito que se busque, la denominación Gall-Peters parece
ser la dominante, y parece más justa también.
Mapa del mundo según la proyección de Gall-Peters
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La proyección de Gall-Peters es también una proyección cilíndrica, con
todos los problemas que indiqué anteriormente que tienen estas
proyecciones. La ventaja que tiene la proyección de Gall-Peters es que
es una proyección que conserva las áreas. Esto quiere decir que la
dimensión vertical del mapa se estira o encoge de una manera particular
para conseguir que el área de los objetos se conserve, a costa de producir
una fuerte distorsión en la forma de los continentes. Así, se pueden
comparar tamaños de objetos distantes entre sí tan bien como si
estuviéramos mirando en el globo. Aparentemente, cuando Gall propuso
esta proyección por vez primera, no alcanzó una enorme popularidad que
digamos. En cambio, Arno Peters tuvo más suerte y logró incluso que la
ONU adoptara su proyección. Este éxito fue, como ya se ha dicho, más
debido a cuestiones políticas y sociales que a méritos cartográficos. Es
decir, que ahora sí que se pueden comparar directamente los tamaños
de países desarrollados con los de países en vías de desarrollo. Esta
mapa alcanzó una enorme popularidad en los años setenta del siglo
pasado y, de hecho, suele ser el utilizado por grupos religiosos o de
ayuda al desarrollo.
Por supuesto, la proyección de Peters también tiene sus desventajas. Se
puede considerar una alternativa a la proyección de Mercator, pero,
desde luego, no es la solución. Al ser una proyección cilíndrica, produce
una deformación de los continentes a medida que cambiamos de latitud.
En este caso particular, esta distorsión ocurre al alejarnos de las latitudes
45º N y 45º S. Conviene ver la indicatriz de Tissot de este mapa para
hacerse una idea de dicha deformación. Se ha dicho de esta proyección
que “recuerda vagamente a unos calzoncillos de invierno húmedos y
andrajosos colgados a secar del Círculo Polar Ártico”. También que “no
es mejor que cualquiera de los mapas que se han utilizado en los últimos
400 años”.
Al parecer, la comunidad cartográfica, con toda la polémica, se hartó de
que se considerara que la proyección de Gall-Peters era la solución al
problema y una representación fiel del mapa mundial. En 1989 siete
asociaciones cartográficas profesionales americanas (entre otras la
American Cartographic Association, el National Council for Geographic
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Education, la Association of American Geographers, y la National
Geographic Society) publicaron una propuesta que aconsejaba
abandonar en la medida de lo posible cualquier representación cilíndrica
(traduzco):
EN TANTO QUE, la tierra es redonda con un sistema de
coordenadas compuesto enteramente por círculos, y
EN TANTO QUE, los mapas planos del mundo son más útiles que
los globos terráqueos, pero aplanar la superficie del globo
necesariamente provoca grandes cambios en la apariencia de los
rasgos de la Tierra y sus sistemas de coordenadas, y
EN TANTO QUE, los mapas del mundo tienen un poderoso y
duradero efecto en la impresión popular de las formas y los tamaños
de las tierras y los mares, su disposición y la naturaleza del sistema
de coordenadas, y
EN TANTO QUE, ver frecuentemente un mapa distorsionado tiende
a hacerlo “parecer correcto”,
POR TANTO, exhortamos a los editores de libros y mapas, los
medios de comunicación y las agencias gubernamentales a que
dejen de utilizar mapas del mundo rectangulares para propósitos
generales y exhibiciones artísticas. Dichos mapas promueven
concepciones seriamente erróneas mediante la distorsión severa de
grandes secciones del mundo, mostrado la Tierra redonda como si
tuviera bordes rectos y esquinas afiladas, representando la mayoría
de las distancias y rutas directas de un modo incorrecto, y
representando el sistema de coordenadas circular como una red
cuadrada. El mapa del mundo rectangular más extendido es el de
Mercator (que es, en realidad, un diagrama de navegación diseñado
para cartas de navegación), pero otros mapas rectangulares del
mundo que han sido propuestos como reemplazos del mapa de
Mercator también muestran una imagen enormemente distorsionada
de la Tierra esférica.
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1.4. COORDENADAS GEOGRAFICAS
Las coordenadas geográficas son un sistema de referencia que utiliza las dos
coordenadas angulares, latitud (Norte y Sur) y longitud (Este y Oeste) y sirve
para determinar los ángulos laterales de la superficie terrestre (o en general de
un círculo o un esferoide). Estas dos coordenadas angulares medidas desde el
centro de la Tierra son de un sistema de coordenadas esféricas que están
alineadas con su eje de un sistema de coordenadas geográficas incluye un
datum, meridiano principal y unidad angular. Estas coordenadas se suelen
expresar en grados sexagesimales:
La latitud mide el ángulo entre cualquier punto y el ecuador. Las líneas de latitud
se denominan paralelos. La latitud es el ángulo que existe entre un punto
cualquiera y el Ecuador, medida sobre el meridiano que pasa por dicho punto.
La distancia en km a la que equivale un grado de dichos meridianos depende
de la latitud, a medida que la latitud aumenta disminuyen los kilómetros por
grado. Para el paralelo del ecuador, sabiendo que la circunferencia que
corresponde al Ecuador mide 40.075,004 km, 1º equivale a 111,319 km.1
La latitud se suele expresar en grados sexagesimales.
Todos los puntos ubicados sobre el mismo paralelo tienen la misma latitud.
Aquellos que se encuentran al norte del Ecuador reciben la denominación Norte
(N).
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Aquellos que se encuentran al sur del Ecuador reciben la denominación Sur
(S).
Se mide de 0º a 90º.
Al Ecuador le corresponde la latitud 0º.
Los polos Norte y Sur tienen latitud 90º N y 90º S respectivamente.
La longitud mide el ángulo a lo largo del ecuador desde cualquier punto de la
Tierra. Se acepta que Greenwich en Londres es la longitud 0 en la mayoría de
las sociedades modernas. Las líneas de longitud son círculos máximos que
pasan por los polos y se llaman meridianos.2 Para los meridianos, sabiendo
que junto con sus correspondientes antimeridianos se forman circunferencias
de 40.007 km de longitud, 1º de dicha circunferencia equivale a 111,131 km.
Combinando estos dos ángulos, se puede expresar la posición de cualquier
punto de la superficie de la Tierra. Por ejemplo, Baltimore, Maryland (en los
Estados Unidos), tiene latitud 39,3 grados norte, y longitud 76,6 grados oeste.
Así un vector dibujado desde el centro de la tierra al punto 39,3 grados norte
del ecuador y 76,6 grados al oeste de Greenwich pasará por Baltimore.
La insolación terrestre depende de la latitud. Dada la distancia que nos separa
del Sol, los rayos luminosos que llegan hasta nosotros son prácticamente
paralelos. La inclinación con que estos rayos inciden sobre la superficie de la
Tierra es, pues, variable según la latitud. En la zona intertropical, a mediodía,
caen casi verticales, mientras que inciden tanto más inclinados cuanto más se
asciende en latitud, es decir cuanto más nos acercamos a los Polos. Así se
explica el contraste entre las regiones polares, muy frías y las tropicales, muy
cálidas.3
El ecuador es un elemento importante de este sistema de coordenadas;
representa el cero de los ángulos de latitud y el punto medio entre los polos. Es
el plano fundamental del sistema de coordenadas geográficas.
Posición absoluta: se determina a través de las coordenadas geográficas
(latitud y longitud).
Posición relativa: permite localizar distintos espacios territoriales a partir de
tomar otro espacio territorial como referencia.
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1.4.1. LONGITUD
La longitud, abreviada long., en cartografía, expresa la distancia angular
entre un punto dado de la superficie terrestre y el meridiano que se tome
como 0° (es decir el meridiano base) medida a lo largo del paralelo en el
que se encuentra dicho punto, una circunferencia cuyo centro es la
intersección del eje de la Tierra con el plano del citado paralelo.
Habitualmente en la actualidad el meridiano base es el meridiano de
Greenwich (observatorio de Greenwich), pero antiguamente hubo
muchos otros que servían como referencia (para el mapa de Ptolomeo el
meridiano de Alejandría, para los mapas españoles hasta el siglo XIX el
meridiano de Cádiz observatorio de Cádiz o el meridiano de Salamanca
observatorio de la Universidad de Salamanca, utilizado por la Compañía
de Jesús, para los franceses el meridiano de París observatorio de París,
en Argentina a finales de siglo XIX se usó el meridiano que pasa por el
antiguo observatorio de la ciudad argentina de Córdoba, etc.).
La longitud geográfica se mide en grados (°), minutos (') y segundos (”)
generalmente la cartografía usa grados sexagesimales, minutos
sexagesimales y segundos sexagesimales. Existen varias maneras de
medirla y expresarla:
Entre 0° y 360°, aumentando hacia el Este del meridiano 0°;
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entre 0° y 180º indicando a qué hemisferio (Occidental o W del inglés
West nombre en inglés del punto cardinal Oeste y Oriental o E punto
cardinal Este—) pertenece;
entre 0° y 180° positivos Este o negativos Oeste
Así, noventa grados longitud Este puede representarse 90° o 90°E; y
noventa grados Oeste puede ser 270°, 90°O o -90°
y 64º 11' 00” O significa una longitud o meridiano de 64 grados 11 minutos
cero segundos Oeste (la O en muchos mapas es substituida por una W);
la misma longitud anterior puede ser también expresada usando un signo
negativo ya que es una longitud del Hemisferio Occidental: –64°11' 00”.
En navegación marítima la longitud se representa con la letra griega ω
(omega).
1.4.2. LATITUD
La latitud es la distancia angular entre la línea ecuatorial (el ecuador), y
un punto determinado de la Tierra, medida a lo largo del meridiano en el
que se encuentra dicho punto. Se abrevia con lat. Según el hemisferio en
el que se sitúe el punto, puede ser latitud norte o sur.
La latitud proporciona la localización de un lugar, en dirección Norte o Sur
desde el ecuador y se expresa en medidas angulares que varían desde
los 0° del ecuador hasta los 90°N del polo Norte o los 90°S del polo Sur.
Esto sugiere que si trazamos una recta que vaya desde un punto
cualquiera de la Tierra hasta el centro de la misma, el ángulo que forma
esa recta con el plano ecuatorial expresa la latitud de dicho punto. La
orientación Norte o Sur depende de si el punto marcado está por encima
del paralelo del ecuador (latitud norte) o si está por debajo de este
paralelo (latitud Sur).
La latitud se mide en grados sexagesimales (representados por el
símbolo ° inmediatamente arriba y a la derecha del número, mientras que
las subdivisiones o fracciones de los grados se representan con ' que
significa minuto sexagesimal y '' que significa segundo sexagesimal),
entre 0° y 90°; y puede representarse de dos formas:
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Indicando a qué hemisferio pertenece la coordenada.
Añadiendo valores positivos, es decir con un signo + o por lo
consuetudinario sin ningún signo antes del número -norte- y negativos,
con un signo menos o – antes del número en el -sur-.
Así, diez grados en latitud norte podría representarse 10°N o +10°; y diez
grados sur podría ser 10°S o -10°.
En la cartografía usual —por ejemplo— la secuencia –70° 55' 59” significa
una latitud (sexagesimal) de 70 grados 55 minutos y 59 segundos de lat.
Sur (un paralelo que estaría ya en la Antártida). En la navegación
marítima la latitud se suele representar con la letra griega φ (Phi).
Si se desea saber la distancia que representa un grado de latitud, se debe
considerar que los grados de latitud están espaciados regularmente, sin
embargo, el ligero achatamiento de la Tierra en los polos causa que un
grado de latitud varíe de 110,57 km en el ecuador hasta 111,70 km en los
polos. Se suele redondear un grado de latitud a 111,12 km, de esta
manera un minuto de latitud es 1852 metros y un segundo de latitud,
30,86 metros.
1.5. COORDENADAS UTM
La UTM es una proyección cilíndrica conforme. El factor de escala en la
dirección del paralelo y en la dirección del meridiano son iguales (h = k). Las
líneas loxodrómicas se representan como líneas rectas sobre el mapa. Los
meridianos se proyectan sobre el plano con una separación proporcional a la
del modelo, así hay equidistancia entre ellos. Sin embargo los paralelos se van
separando a medida que nos alejamos del Ecuador, por lo que al llegar al polo
las deformaciones serán infinitas. Por eso sólo se representa la región entre los
paralelos 84ºN y 80ºS. Además es una proyección compuesta; la esfera se
representa en trozos, no entera. Para ello se divide la Tierra en husos de 6º de
longitud cada uno, mediante el artificio de Tyson .
La proyección UTM tiene la ventaja de que ningún punto está demasiado
alejado del meridiano central de su zona, por lo que las distorsiones son
pequeñas. Pero esto se consigue al coste de la discontinuidad: un punto en el
límite de la zona se proyecta en coordenadas distintas propias de cada Huso.
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Para evitar estas discontinuidades, a veces se extienden las zonas, para que
el meridiano tangente sea el mismo. Esto permite mapas continuos casi
compatibles con el estándar. Sin embargo, en los límites de esas zonas, las
distorsiones son mayores que en las zonas estándar.
1.5.1. ZONAS
Se divide la Tierra en 60 husos de 6º de longitud, la zona de proyección
de la UTM se define entre el paralelo 80º S y 84º N. Cada huso se numera
con un número entre el 1 y el 60, estando el primer huso limitado entre
las longitudes 180° y 174° W y centrado en el meridiano 177º W. Cada
huso tiene asignado un meridiano central, que es donde se sitúa el origen
de coordenadas, junto con el ecuador. Los husos se numeran en orden
ascendente hacia el este. Por ejemplo, la Península Ibérica está situada
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en los husos 29, 30 y 31, y Canarias están situada en los husos 27 y 28.
En el sistema de coordenadas geográfico las longitudes se representan
tradicionalmente con valores que van desde los -180º hasta casi 180º
(intervalo -180º → 0º → 180º); el valor de longitud 180º se corresponde
con el valor -180º, pues ambos son el mismo.
1.5.2. BANDAS
Se divide la Tierra en 20 bandas de 8º Grados de Latitud, que se
denominan con letras desde la C hasta la X excluyendo las letras "I" y
"O", por su parecido con los números uno (1) y cero (0), respectivamente.
Puesto que es un sistema norteamericano (estadounidense), tampoco se
utiliza la letra "Ñ". La zona C coincide con el intervalo de latitudes que va
desde 80º Sur (o -80º latitud) hasta 72º S (o -72º latitud). Las bandas
polares no están consideradas en este sistema de referencia. Para definir
un punto en cualquiera de los polos, se usa el sistema de coordenadas
UPS. Si una banda tiene una letra igual o mayor que la N, la banda está
en el hemisferio norte, mientras que está en el sur si su letra es menor
que la "N".
1.6. COORDENADAS UPS
El estereográfica polar universales (UPS) sistema de coordenadas se utiliza en
conjunción con la transversal universal de Mercator (UTM) sistema de
coordenadas para localizar posiciones en la superficie de la tierra. Al igual que
el sistema de coordenadas UTM, el SAI coordinan sistema utiliza una
cuadrícula cartesiana basada métrica colocado sobre una superficie
conformemente proyectada. UPS cubre las regiones polares de la Tierra, en
concreto las zonas al norte de 84 ° N y al sur de 80 ° S, que no están cubiertos
por las rejillas UTM, más un adicional de 30 minutos de latitud que se extiende
en la rejilla UTM para proporcionar cierta superposición entre los dos sistemas.
En las regiones polares, las direcciones pueden llegar a ser complicado, con
todas las líneas norte-sur geográficos que convergen en los polos. La diferencia
entre el SAI norte de la cuadrícula y el norte verdadero, por tanto, puede ser de
hasta 180 °-en algunos lugares, al norte de cuadrícula es cierto al sur, y
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viceversa. UPS norte de la cuadrícula se define arbitrariamente como a lo largo
del meridiano de Greenwich.
Información de proyección
Como su nombre indica, el sistema UPS utiliza una proyección estereográfica.
Específicamente, la proyección utilizada en el sistema es una versión secante
sobre la base de un modelo elíptico de la tierra. El factor de escala en cada
polo se ajusta a 0.994 para que la latitud de escala verdadera es
81.11451786859362545 ° (alrededor de 81 ° 06 '52.3 ") del Norte y del Sur. El
factor de escala dentro de las regiones en las latitudes más altas que este
paralelismo es demasiado pequeño, mientras que las regiones en las latitudes
por debajo de esta línea tienen factores de escala que son demasiado grandes,
llegando a 1,0016 a 80 ° de latitud.
El factor de escala en el origen (los polos) se ajusta para minimizar la distorsión
de la escala general dentro de la región asignada. Al igual que con la proyección
de Mercator, la región cerca de la tangente (o secante) Point en un mapa
estereográfica permanece muy cerca de la verdadera escala para una distancia
angular de unos pocos grados. En el modelo elipsoidal, la tangente de
proyección estereográfica al polo tiene un factor de escala de menos de 1.003
a los 84 ° de latitud y 1,008 a 80 ° de latitud. El ajuste del factor de escala en la
proyección de UPS reduce la distorsión media escala en toda la zona.
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1.7. CONVERSION DE COORDENADAS GEOGRAFICAS A
1.7.1. GEOGRÁFICAS A UTM
Partimos en primer lugar de las coordenadas geográficas-geodésicas del
vértice con el que haremos el ejemplo, que como he dicho antes es el
vértice de Llatías. Los datos de este vértice están en principio en
geodésicas sobre el elipsoide de Hayford (también llamado Internacional
de 1909 o Internacional de 1924). Dichas coordenadas son las siguientes:
También vamos a necesitar los datos básicos de la geometría del
elipsoide de Hayford. Cuando digo datos básicos me refiero al semieje
mayor (a) y al semieje menor (b). A partir de estos datos, aprenderemos
a deducir otros parámetros de la geometría del elipsoide que nos harán
falta en el proceso de conversión de coordenadas. Así, los datos
referentes a los semiejes del elipsoide Hayford son:
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Con estos datos ya podemos empezar a operar. En negro se indicarán
las ecuaciones originales y en azul los datos correspondientes al
desarrollo del ejemplo. Procederemos con las siguientes etapas:
Cálculos previos:
Sobre la geometría del elipsoide.
Sobre la longitud y la latitud.
Sobre el huso.
Ecuaciones de Cotticchia-Surace:
Cálculo de parámetros.
Cálculo final de coordenadas.
Sobre la Geometría del Elipsoide:
Calculamos la excentricidad, la segunda excentricidad, el radio polar de
curvatura y el aplanamiento:
Aprovechamos para calcular también el cuadrado de la segunda
excentricidad, pues nos hará falta en muchos pasos posteriores:
Seguimos con el radio polar de curvatura y el aplanamiento:
En realidad, el aplanamiento y la excentricidad (la primera excentridad),
no son necesarios para la aplicación de las ecuaciones de Coticchia-
Surace, pero las he incluido porque frecuentemente los parámetros del
elipsoide se dan como el semieje mayor (a) y el aplanamiento (alfa), o
bien como el semieje mayor (a) y la excentricidad (e). En estas
circunstancias, conociendo las correspondientes fórmulas podríamos
también calcular el parámetro del semieje menor.
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Sobre la Longitud y la Latitud
Lo primero que hacemos es convertir los grados sexagesimales (grados,
minutos y segundos) a grados sexagesimales expresados en notación
decimal (lo que se suele denominar normalmente "grados decimales").
Para ello operamos de la siguiente forma:
Una vez que tenemos la longitud y la latitud en grados decimales,
procedemos a su paso a radianes, pues la mayor parte de los pasos
posteriores se realizarán con entrada de datos en radianes. Operamos
para ello de la forma:
El siguiente paso es calcular el signo de la longitud. Para ello el proceso
lógico es muy sencillo:
Sobre el Huso
Una vez tenemos preparados los datos de longitud y latitud, podemos
calcular el huso o zona UTM (UTM Zone) donde caen las coordenadas a
convertir, con operaciones muy sencillas:
Con el huso ya conocido, el siguiente paso es obtener el meridiano central
de dicho huso. El meridiano central es la línea de tangencia del cilindro
transverso.
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Pero antes de seguir con los cálculos e introducir más conceptos, vamos
a repasar algunos de los elementos principales de la proyección UTM.
Así, conviene recordar que en la proyección UTM el cilindro transverso
que se usa como superficie desarrollable, se va girando virtualmente para
definir los diferentes husos (60) que rodean la tierra.
Se empiezan a contar los husos por el antimeridiano de Greenwich y por
eso la parte central de España cae en el huso 30, por estar en el lado
opuesto del inicio de la numeración de husos, que queda al otro lado de
la tierra.
El meridiano central del huso es muy importante porque es el origen de
las coordenadas X. Como el meridiano central dejaría la parte del huso
situada a su izquierda con coordenadas X negativas, para evitar eso, se
suma a todas las coordenadas X la cantidad de 500.000. Esto hace que
no existan valores negativos para las coordenadas X, puesto que se ha
realizado un retranqueo del eje X de 500 km.
Y algo semejante se hace para los valores de Y, cuyo origen es el
ecuador. Como el ecuador está normalmente más lejos que el meridiano
central del huso, las coordenadas Y suelen tener un guarismo más (en el
caso de España, las Y son mayores que 4 millones). Si el ecuador es el
origen de las Y, toda la parte situada al sur del mismo tendría
coordenadas negativas. Para evitar eso, se suma el valor 10.000.000 a
los valores de Y, pero sólo en el caso de que se trate de coordenadas
pertenecientes al hemisferio sur; si las coordenadas pertenecen al
hemisferio norte, no se tocan los valores Y.
Volviendo con el meridiano central del huso, éste también tiene la
particularidad de que es automecoico. En teoría, para cualquier latitud
que caiga dentro del rango de operación de la proyección UTM (intervalo
entre los 84° N y los 80° S), el punto de menor deformación de la
proyección UTM es el que para esa latitud se sitúa sobre el meridiano
central de su correspondiente huso. En la práctica esto no es del todo
cierto, pues la proyección UTM aplica un factor de escala (0,9996) que
hace que las zonas de menor deformación pasen a ser las situadas a ±
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2° 15' (aproximadamente a 180 km del meridiano central, aunque esta
medida varía con la latitud); son las llamadas líneas isométricas,
derivadas de la aplicación de este factor de escala (denominado K0) que
es una de las principales diferencias entre la Proyección UTM y la
Proyección Gauss-Krüger, en la que se basa la UTM en su totalidad.
Expuestos estos conceptos, para saber mínimamente lo que estamos
calculando, vamos a retomar los cálculos donde los habíamos dejado.
Habíamos dicho que el siguiente paso es obtener el meridiano central del
huso en el que caen las coordenadas geodésicas sobre las que
operamos. La operación es muy sencilla:
Ahora calculamos la distancia angular que existe entre la longitud del
punto con el que operamos y el meridiano central del huso (véase la figura
anterior). Es muy importante señalar que ambos datos tienen que ser
introducidos en radianes. La longitud ya la habíamos traducido a radianes
antes, pero no así el valor del meridiano central que acabamos de
calcular. Para convertirlo a radianes multiplicamos por Pi y dividimos por
180:
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Cálculo de Parámetros
A continuación debemos calcular una serie de parámetros que van
encadenados unos a otros y que son el núcleo de las ecuaciones de
Coticchia-Surace. Son muchas operaciones pero vereis que el proceso
es muy rutinario y fácilmente programable:
Cálculo Final de Coordenadas:
Una vez disponemos de todos los parámetros anteriores calculados,
procedemos a la solución de las coordenadas UTM finales, de la forma:
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Para el caso de la solución de Y es muy importante recordar que si la
latitud de las coordenadas geodésicas con las que operamos pertenece
al hemisferio sur deberemos sumar el valor 10.000.000 al resultado
obtenido. Como en el caso del ejemplo estamos operando con latitudes
al norte del Ecuador, no realizamos tal operación:
1.7.2. GEOGRÁFICAS A UPS
Las coordenadas geográficas están formadas por dos ejes
perpendiculares entre sí. Estos ejes dividen el plano en los cuatro punto
cardenales: norte su este y oeste.
Las coordenadas geográficas muestran el tamaño del módulo, el rumbo
y el Angulo mencionando de cual punto a cual punto empieza el Angulo.
Ejemplo: (10m, S40N) S: sur, N: norte.
Para transformar a coordenadas geográficas se debe obtener el Angulo
y la longitud del módulo, para que sea fácil sacar esto puedes verlo como
un triángulo y así podemos sacar con teorema de Pitágoras el modulo o
con seno, coseno o tangente el Angulo. Así podemos cambiar desde
polares o rectangulares a geográficas.
GRAFICO: El eje horizontal representa el Este (E) a la derecha del origen,
y el oeste (O) a la izquierda del origen.
El eje vertical representa el Norte (N) hacia arriba del origen, y el sur (S)
hacia abajo del origen.
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A=(47km;255)
o=255-180
o=75
A=(47km;S15O)
Para transformar de coordenadas polares a coordenadas geográficas se
obtiene el ángulo porque ya te dan medida y para obtener el ángulo se
resta 180 grados al ángulo, y se pone las coordenadas según su posición.
EJEMPLO: transformación de geográficas a polares
J:(17m;238o)
&=238o-180o=58o
J:(17m;O58oS)
En este ejemplo se restan 180 grados después de ubicar en que
cuadrante esta para sacar los grados del vector.
(Este ejemplo está en el 3er cuadrante)
1.8. COORDENADAS FALSAS
Como cada zona representa una zona aplanada de la esfera terrestre, sufre
una deformación y, por eso las coordenadas UTM son llamadas Coordenadas
falsas, distinta a la cuadricula de latitud y longitud, que se corresponde con
coordenadas geográficas. O sea la red se forma con un huso tangente a la
meridiana central de cada huso, cuya longitud es 3 grados con 6 grados de
separación.
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1.9. SISTEMA DE REFERENCIA GEODESICA
Un sistema de referencia geodésico es un recurso matemático que permite
asignar coordenadas a puntos sobre la superficie terrestre. Son utilizados en
geodesia, navegación, cartografía y sistemas globales de navegación por
satélite para la correcta georreferenciación de elementos en la superficie
terrestre. Estos sistemas son necesarios dado que la tierra no es una esfera
perfecta.
Dentro de estos cabe distinguir los llamados sistemas locales, que utilizan para
su definición un elipsoide determinado y un punto datum, y los sistemas
globales cuyos parámetros están dados por una terna rectangular (X, Y, Z) cuyo
origen se encuentra en el geocentro terrestre. Para definir las coordenadas
geodésicas (latitud, longitud y altura) cuentan con un elipsoide de revolución
asociado. En la realidad tanto el centro como los ejes son inaccesibles en la
práctica.
1.10. DATUM DE REFERENCIA
1.10.1. WGS-84
El WGS84 es un sistema de coordenadas geográficas mundial que
permite localizar cualquier punto de la Tierra (sin necesitar otro de
referencia) por medio de tres unidades dadas. WGS84 son las siglas en
inglés de World Geodetic System 84 (que significa Sistema Geodésico
Mundial 1984).
Se trata de un estándar en geodesia, cartografía, y navegación, que data
de 1984. Tuvo varias revisiones (la última en 2004), y se considera válido
hasta una próxima reunión (aún no definida en la página web oficial de la
Agencia de Inteligencia Geoespacial). Se estima un error de cálculo
menor a 2 cm. por lo que es en la que se basa el Sistema de
Posicionamiento Global (GPS).
Consiste en un patrón matemático de tres dimensiones que representa la
tierra por medio de un elipsoide, un cuerpo geométrico más regular que
la Tierra, que se denomina WGS 84 (nótese el espacio). El estudio de
este y otros modelos que buscan representar la Tierra se llama Geodesia.
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34 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
Coordenadas cartesianas
Por una cuestión de practicidad, proyectamos este sistema de
coordenadas geodésicas (expresados en grados, minutos, segundos) a
algún otro sistema de coordenadas cartesiano (pasar de un modelo 3D a
uno 2D) llamados sistema de proyección típicamente UTM que se
expresan en metros (en orden a su relación a un punto de origen
arbitrario) que facilita cálculos de distancia y superficie.
Parámetros
Semieje Mayor a: 6,378,137.0 m
Semieje Menor b: 6,356,752.3142 m
Achatamiento f: 1/298.257223563
Producto de la Constante Gravitacional (G) y la Masa de la Tierra (M):
GM = 3.986004418x1014 m3/s2
Velocidad Angular de la Tierra ω: 7.292115x10-5 rad/s
1.10.2. ED50
ED50 (European Datum 1950) es un antiguo sistema de referencia
geodésico empleado en Europa, siendo sustituido por el sistema
ETRS89. El código EPSG correspondiente a este datum es el
EPSG:42301
El sistema ED50 surgió como resultado de la unificación de los sistemas
de referencia europeos llevado a cabo por el ejército de los Estados
Unidos después de la Segunda Guerra Mundial. La solución les fue
proporcionada a las naciones europeas en 1950.
El elipsoide que utiliza es el Internacional de 1924 o de Hayford de 1909.
El semieje mayor tiene una longitud de 6.378.388 m, y el aplanamiento
un valor de 1/f = 297. El punto astronómico fundamental está en la torre
de Helmert en la ciudad alemana de Potsdam. Para soluciones
posteriores (ED79, ED87) el punto astronómico fundamental es Múnich.
En el caso de España el sistema altimétrico tiene el origen en el
mareógrafo de Alicante.
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35 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
En España el ED50 ha sido el sistema oficial de la cartografía de la
Península y Baleares hasta 2008, año en el que se adopta como oficial el
ETRS89.2 Para adaptase a la norma se ha dado un periodo transitorio
hasta el 2015 en el que podrán convivir los dos sistemas mientras se
reproyecta la cartografía a ETRS89.
1.10.3. ETRS89
El ETRS89 (siglas en inglés de European Terrestrial Reference System
1989, en español Sistema de Referencia Terrestre Europeo 1989), es un
sistema de referencia geodésico ligado a la parte estable de la placa
continental europea. Este datum geodésico espacial es consistente con
los modernos sistemas de navegación por satélite GPS, GLONASS y el
europeo GALILEO.
Su origen se remonta a la resolución de 1990 adoptada por EUREF
(Subcomisión de la Asociación Internacional de Geodesia- AIG, para el
Marco de Referencia Europeo) y trasladada a la Comisión Europea en
1999, por lo que está siendo adoptado sucesivamente por todos los
países europeos.
1.10.4. NAD83
El North American Datum (NAD) es el dato que ahora se utiliza para
definir la geodésica de la red en América del Norte. Un dato es una
descripción formal de la forma de la Tierra, junto con un punto de "ancla"
para el sistema de coordenadas. En la topografía , la cartografía y el
ordenamiento territorial , dos Datums norteamericanos están en uso: el
North American Datum de 1927 (NAD27) y la North American Datum de
1983 (NAD83). Ambos son sistemas de referencia geodésicos basados
en ligeramente diferentes supuestos y mediciones.
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36 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
1.10.5. PSAD-56
Es que trae la cartografía 1:50.000 y 250.000este tiene una proyección
cilíndrica y su punto de referencia está dado por la ciudad de la Canoa en
Venezuela y presenta ajuste de transformación calculados con
Molodensky para los elipsoides Int 1909 1924.3. El problema no es de
proyecciones porque entiendo que ya tiene definida la proyección
cartográfica UTM. ¿Cuál es la diferencia entre WGS84 y PSAD56 -
WGS84 no es un elipsoide, es un sistema geodésico o datum. La
diferencia entre uno y otro, WGS84 tiene un origen geocéntrico con una
incertidumbre de ±2m y cuenta con información mundial con la cual
cubre a todo mundo, en cambio, PSAD56 tiene origen topo céntrico y
cubre solo una determinada región. Respecto a cuál es más apropiado,
yo diría que bajo el nuevo sistema de referencia que tenemos el mejor es
WGS84 bajo un tema de existencia cartográfica diría que PSAD56, ya
que aún no contamos con cartografía .Ahora, tienes que tener datos base
que deben estar determinados bajo un sistema geodésico, creo que
deberías dejarlo en ese sistema.
1.11. PROYECTO SIRGAS
El proyecto SIRGAS se origina para definir un DatumGeocéntrico para América
del Sur (Paraguay 1993) con el objetivo de:
Sistema de Referencia Geocéntrico para las Américas (SIRGAS)
a) Definir un sistema de referencia geocéntrico tridimensional.
b) Determinar los cambios del marco de referencia con respecto al tiempo.
c) Definir y materializar de un sistema de referencia vertical único con alturas
físicas y geométricas consistentes.
Durante la primera reunión del Grupo de trabajo Nº1 SISTEMAS DE
REFERENCIA (Argentina 1994) se programó la primera campaña GPS
SIRGAS en el periodo del 26 de Mayo al 04 de Junio de 1995.En dicha
campaña se establecieron 04 puntos de Orden Cero en el Perú localizados en:
Arequipa (Observatorio de la Nasa), Lima, Iquitos y Piura.
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37 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
Red de Estaciones SIRGAS 1995
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LIMA
PIURA
EQUITOS
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39 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
CAMPAÑA GPS 2000
Se estableció que la Red de estaciones del proyecto SIRGAS se re observara
cada 5 años, lo cual sucedió durante 10 días en Mayo del 2000.Hoy en día las
estaciones SIRGAS en Perú son diez (10).
Red de Estaciones SIRGAS 2,000 184 estaciones de orden cero
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Estaciones SIRGAS Estaciones de Orden “0”establecidasen 2,000
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41 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
RED GEODÉSICANACIONAL GPS
Orden "O" 10
Orden "A" 51
Orden "B" 82
Orden "C" 97
Total: 240
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42 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
ACTIVIDADES DE MANTENIMIENTO EJECUTADAS EN 2005
a) Re observación de 18 puntos de la
zona Sur del país con la finalidad de
actualizar sus coordenadas.
b) Establecimiento de la
Línea de Nivelación
geodésica de 1er orden
entre el mareógrafo de
Matarani-Arequipa –Sta.
Lucia – Juliaca – Puno;
incluyendo la
determinación de la altura
ortometrica de 02 puntos
de orden Cero (Matarani y
Characato).
FUTURO
Los logros, actividades en desarrollo y nuevos retos de SIRGAS son discutidos
anualmente en la Reuniones SIRGAS, ahora denominadas Simposios
SIRGAS. En esta oportunidad, gracias a la cordial invitación del Instituto
Geográfico Militar de Bolivia, el Simposio SIRGAS 2014 se llevará a cabo en la
ciudad de La Paz, entre el 24 y el 26 de noviembre. La organización de este
encuentro está a cargo del Instituto Geográfico Militar, con el apoyo de
la Escuela Militar de Ingeniería y el respaldo de la Asociación Internacional de
Geodesia (AIG), del Instituto Panamericano de Geografía e Historia (IPGH) y
la Unión Internacional de Geodesia y Geofísica (IUGG).
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43 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
Estaciones SIRGAS
1.12. EDM (MEDIDA ELECTRONICA DE DISTANCIAS)
La medida electrónica de distancias (MED o EDM) está basada en las
propiedades de una onda electromagnética propagada en el medio
atmosférico, y en la medición de su fase.
El instrumento que realiza esta medición es el distanciómetro, que
generalmente va acoplado o incorporado dentro de la Estación Total, junto al
anteojo.
La MED no es una función exclusiva de las estaciones totales, si no que los
teodolitos electrónicos también la realizan.
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44 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
TELURÓMETROS:
Distanciómetro electrónico que determina distancias por procedimientos
electromagnéticos o sistemas de microondas con frecuencias de 1010 Hz y
longitudes de onda de 1 m a 1 cm.
Los electro - distanciometros convencionales hacen una partición horizontal o
vertical del ocular. Con la mitad Izquierda hacen la emisión del rayo de luz y
con la mitad derecha la recepción .Este diseño es para trabajar con prismas
convencionales pero no para tarjetas reflectoras. Cuando medimos con las
tarjetas reflectoras la inclinación de la esta causa variaciones en el retorno del
haz de luz que imposibilitan obtener un resultado, u obtener resultados
erróneos.
~1950´s Aplicación de ondas RADAR para la medición de lados enlace
intercontinental Noruega-Escocia-Islandia.
Tiempo entre emisión recepción onda radar (SHORAN)
D = c ´ t » 1100 km e » 1/75000.
~1948 Geodímetro para determinar más exactamente con (Suecia AGA) a
partir de conocida.
Basados en la determinación del desfase onda emitida / reflejada.
Aplicación a geodesia, para medir D a partir de cconocida
Ondas luminosas (nocturno)
~1952 ´s Telurómetro Sudáfrica- Inglaterra
Microondas
Equipos caros, pesados, complicados, pero con grandes alcances
~60´s - 70´s Desarrollo continuados de la M.E.D. en geodesia y Topografía
(Banda infraroja próxima). "DISTANCIOMETROS"- más ligeros, y
Con mayor precisión (estadía invar, uso progresivo.
Manuales o semiautomáticos.
~80´s – 90´s Miniaturización de los I.M.E.D. y sofisticación.
Asociación con goniómetro. Automatización.
Estación total: teodolito electrónico + M.E.D.
Triangulación + Trilateración
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45 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
TIPOS DE ONDA USADOS EN LA M.E.D.
REQUISITOS FUNDAMENTALES DE LA ONDA:
1. Que el fasímetros (determinación de f) funcione dentro de su rango
óptimo.
l ~ [10 m , 100 m, ] etc.
2. Alta transmitancia de la onda a través del aire.
Máxima respuesta (e. recibida / e. emitida): a menor l mayor
penetración.
Mínima disipación mínima absorción de la onda por moléculas
aire, mínima dispersión por reflexión en partícula aire, mínima
refracción del haz, etc.
POR CONDICIONES ATMOSFÉRICAS (H%, Tª,Pº)
Ondas luminosas ~ 0.4 a 0.72 m !
Ondas infrarrojas próximas ~ 0.9 m ! Difícil de hallar f,n(1)
Microondas ~ 1 a 10 cm. !
Las l de (1) son demasiado largas Þ muy influenciables a las condiciones
Atmosféricas (H%, Tª, P o).
Solución: Uso de una onda portadora muy corta, lp, similar a 2. Modulada
a una l adecuada al "fasímetro" (l de 1).
MODULACION
AMPLITUD
Ej: WILD DI4 Þ Fuente de onda portadora:
Diodo de arseniuro de galio
lp @ 0.885 m Infrarrojo
fp @ 3.389 ´ 1014 Hz
l1 @ 61.5384 m Medida fina
(l2 @ 4000m Medida "gruesa")
Fuente de onda moduladora.
Osciladores de cuarzo A.F.
(frecuencias ~ 0.1 a 10 MHz)
FRECUENCIA
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46 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
Ej: Kern ME-3000
ALGUNOS TIPOS DE DISTANCIÓMETROS
ELDI 1-2-3 de Zeizz
DISTOMAT de Wild
Modelo Precision Alcance
DI-1001 5 mm + 5 ppm 1300 m
DI-1600 3 mm + 2 ppm 7000 m
DI-2002 1 mm + 1 ppm 7000 m
PRECISIÓN DE UNA MEDIDA CON DISTANCIÓMETRO
(D = L + l / 2 n) -------------------> (ec) D = (cte + x * D)
· Ejemplos:
ME 3000 ± (0.2 mm + 1 ´ 10-6 D)
DI 4 ± (5 mm + 5 mm/km)
DM-C3 ± (5 mm + 5 ppm)
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47 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
1.12.1. TELEMETROS-PRINCIPIOS Y APLICACIONES
Un telémetro es un dispositivo capaz de medir distancias de forma
remota.
1.12.1.1. TIPOS
1.12.1.1.1. ÓPTICO
Consta de dos objetivos separados una distancia fija conocida
(base). Con ellos se apunta a un objeto hasta que la imagen
procedente de los dos objetivos se superpone en una sola. El
telémetro calcula la distancia al objeto a partir de la longitud de
la base y de los ángulos subtendidos entre el eje de los objetivos
y la línea de la base. Cuanto mayor es la línea de la base, más
preciso es el telémetro.
Los telémetros mórficos se basan en cálculos mediante el uso de
la trigonometría y se han venido utilizando en sistemas de
puntería para armas de fuego, topografía y fotografía, como
ayuda para el enfoque.
1.12.1.1.2. ULTRASONICO
Se basa en un principio totalmente diferente. El telémetro emite
un ultrasonido que se refleja en el blanco y el telémetro recibe el
eco. Por el tiempo transcurrido y la fase del eco, calcula la
distancia al blanco. Se puede encontrar este tipo de telémetro en
algunas cámaras "Polaroid".
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1.12.1.1.3. LÁSER
El telémetro láser es capaz de realizar medidas de distancia de
forma automática como el ultrasónico, pero con mayor exactitud
que el telémetro óptico. Esto se debe a que el rayo se refleja en
una zona muy reducida del blanco y va modulado, de modo que
puede combinar las dos técnicas anteriores.
Los teodolitos modernos incorporan telémetros láser automático.
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49 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
1.13. SISTEMAS GLOBALES DE NAVEGACION SATELITAL (GNSS)
Un sistema global de navegación por satélite (su acrónimo en inglés: GNSS)
es una constelación de satélites que transmite rangos de señales utilizados
para el posicionamiento y localización en cualquier parte del globo terrestre, ya
sea en tierra, mar o aire. Estos permiten determinar las coordenadas
geográficas y la altitud de un punto dado como resultado de la recepción de
señales provenientes de constelaciones de satélites artificiales de la Tierra para
fines de navegación, transporte, geodésicos, hidrográficos, agrícolas, y otras
actividades afines.
Un sistema de navegación basado en satélites artificiales puede proporcionar
a los usuarios información sobre la posición y la hora (cuatro dimensiones) con
una gran exactitud, en cualquier parte del mundo, las 24 horas del día y en
todas las condiciones climatológicas.
1.13.1. NAVSTAR (GPS)
El NAVSTAR-GPS (Navigation System and Ranging - Global Position
System), conocido simplemente como GPS, es un sistema de
radionavegación basado en satélites que utiliza mediciones de distancia
precisas de satélites GPS para determinar la posición (el GPS posee un
error nominal en el cálculo de la posición de aproximadamente 15 m) y la
hora en cualquier parte del mundo. El sistema es operado para el
Gobierno de los Estados Unidos por su Departamento de Defensa y es el
único sistema de navegación por satélite completamente operativo a
fecha actual.
El sistema está formado por una constelación de 24 a 27 satélites que se
mueven en órbita a 20.000 km aproximadamente, alrededor de seis
planos con una inclinación de 55 grados. El número exacto de satélites
varía en función de los satélites que se retiran cuando ha transcurrido su
vida útil.
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50 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
1.13.2. GLONASS
El Sistema Mundial de Navegación por Satélites (GLONASS) proporciona
determinaciones tridimensionales de posición y velocidad basadas en las
mediciones del tiempo de tránsito y de desviación Doppler de las señales
de radio frecuencia (RF) transmitidas por los satélites GLONASS. El
sistema es operado por el Ministerio de Defensa de la Federación Rusa
y ha sido utilizado como reserva por algunos receptores comerciales de
GPS.
Tras la desmembración de la Unión Soviética y debido a la falta de
recursos, el sistema perdió operatividad al no reemplazarse los satélites.
En la actualidad la constelación GLONASS vuelva a estar operativa.
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51 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
1.13.3. GALILEO
Galileo es la iniciativa de la Unión Europea y la Agencia Espacial
Europea, que acordaron desarrollar un sistema de radionavegación por
satélite de última generación y de alcance mundial propio, que brindara
un servicio de ubicación en el espacio preciso y garantizado, bajo control
civil.
Galileo comprende una constelación de 30 satélites divididos en tres
órbitas circulares, a una altitud de aproximadamente 24.000 Km, que
cubren toda la superficie del planeta. Éstos estarán apoyados por una red
mundial de estaciones terrestres. El primer satélite experimental fue
lanzado el 28 de diciembre de 2005 y el 21 de abril de 2011 se lanzaron
los dos primeros satélites del programa.1 Se espera que el sistema esté
completamente operativo a partir de 2019 (nueve años más tarde de lo
inicialmente previsto). Galileo será compatible con la próxima generación
de NAVSTAR-GPS que estará operativa antes del 2012. Los receptores
podrán combinar las señales de 30 satélites de Galileo y 28 del GPS,
aumentando la precisión de las medidas.
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52 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
1.13.4. SBAS
SBAS, abreviatura inglesa de Satellite Based Augmentation System
(Sistema de Aumentación Basado en Satélites), es un sistema de
corrección de las señales que los Sistemas Globales de Navegación por
Satélite (GNSS) transmiten al receptor GPS del usuario. Los sistemas
SBAS mejoran el posicionamiento horizontal y vertical del receptor y dan
información sobre la calidad de las señales. Aunque inicialmente fue
desarrollado para dar una precisión mayor a la navegación aérea, cada
vez se está generalizando más su uso en otro tipo de actividades que
requieren de un uso sensible de la señal GPS.
Equipo de campo realizando levantamiento de información sísmica
usando un receptor GPS Navcom SF-2040G StarFire montado sobre un
mástil.
Actualmente están desarrollados o en fase de implementación los
siguientes sistemas SBAS:
1.13.4.1. WAAS
WAAS (Wide Area Augmentation System) es un Sistema de
Aumentación Basado en Satélites desarrollado por Estados Unidos.
Está ideado como un complemento para la red GPS para proporcionar
una mayor precisión y seguridad en las señales, permitiendo una
precisión en la posición menor de dos metros.
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53 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
1.13.4.2. EGNOS
El sistema EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay
Service) es un Sistema de Aumentación Basado en Satélites
desarrollado por la Agencia Espacial Europea (ESA), la Comisión
Europea (institución de la Unión Europea) y Eurocontrol. Está ideado
como un complemento para las redes GPS y GLONASS para
proporcionar una mayor precisión y seguridad en las señales,
permitiendo una precisión inferior a dos metros.
Consiste en una red de tres satélites geoestacionarios y en una red
de estaciones terrestres encargadas de monitorizar los errores en las
señales de GPS y actualizar los mensajes de corrección enviados por
EGNOS.
El sistema empezó a emitir de formal operacional (initial operation
phase) en julio de 2005 mostrando unas prestaciones excelentes en
términos de precisión y disponibilidad. El inicio oficial de operaciones
fue anunciado por la Comisión Europea para el 1 de octubre de 2009.1
El sistema debería ser cualificado para su uso en aplicaciones de
seguridad (safety of life) en el año 2010 por la Agencia de supervisión
GNSS (GNSS Supervisory Agency).
El sistema EGNOS es completamente compatible con el sistema de
Estados Unidos llamado WAAS, operativo desde el año 2003.
También existe otro igual en Japón llamado MSAS, que debería
empezar a operar en el año 2007, y la Agencia India del Espacio
(ISRO) está actualmente desarrollando el sistema GAGAN.
1.13.4.3. SDCM
El Sistema de correcciones diferenciales y Monitoreo (SDCM) es
actualmente el SBAS está desarrollando en la Federación Rusa como
componente de GLONASS.
El principal elemento diferenciador de SDCM con respecto a otros
sistemas SBAS es que se concibe como una aumentación SBAS que
realizar el monitoreo de integridad de ambos satélites GPS y
GLONASS, mientras que el resto de las iniciativas actuales SBAS
proporciona correcciones e integridad sólo para los satélites GPS.
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54 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
1.13.4.4. MSAS
El sistema MSAS (Multi-functional Satellite Augmentation System) es
un sistema de aumentación basado en el satélite multifuncional
MTSAT, este es un sistema de navegación por satélite, el cual soporta
DGPS, designado para mejorar la precisión de la señal del sistema
GPS. Este sistema está operativo en Asia, principalmente en Japón.
En paralelo con el sistema WAAS de Estados Unidos y el EGNOS de
Europa, Japón ha desarrollado este sistema basado en un satélite
geoestacionario de transporte multifuncional (MTSAT), el cual tiene
también una función meteorológica (además de la aeronáutica). El
MTSAT-1 fue lanzado en el año 2000, y subsecuentes lanzamientos
son programados cada cinco años.
Aunque el sistema de software del MSAS está basado en el WAAS
presenta diferentes capacidades que los sistemas WAAS y del
EGNOS, porque incluiye dos modos de comunicación, voz y datos.
Esta capacidad de comunicación será usada para brindar Vigilancia
Automática Dependiente (ADS). Específicamente, MSAS está basado
en el concepto FANS de la OACI, incluyendo GNSS para navegación
y Servicio Satelital Móvil Aeronáutico (AMSS) para dos modos
voz/datos con ADS.
La aplicación aeronáutica consistía en dos funciones: servicio móvil
aeronáutico por satélite (SMAS) y sistema de aumentación basado en
satélite (SBAS) del GNSS para proporcionar a las aeronaves
información sobre aumentación GPS por enlace ascendiente a partir
de las instalaciones terrestres. La función MSAS del MTSAT cumpliría
plenamente con las normas y métodos recomendados (SARPS) de la
OACI. Los detalles técnicos no especificados en los SARPS se
coordinaron mediante las actividades del Grupo Técnico de Trabajo
sobre Interfuncionamiento (IWG) SBAS. Así, el MSAS permitía el
pleno interfuncionamiento con otros servicios SBAS.
Después de haber fallado el lanzamiento del MTSAT-1 (el primer
MTSAT), Japón adquirió otro satélite, MTSAT-1R, que se lanzaría a
principios de 2004. El segundo MTSAT, MTSAT-2, se lanzó en 2005.
Una vez finalizada la certificación, el MSAS entraría en servicio y sería
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55 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
operacional utilizando únicamente el MTSAT-1R a partir de este año.
El doble funcionamiento del MTSAT-1R y el MSAT-2 entró en servicio
en el año 2006.
1.13.4.5. GAGAN
GAGAN (GPS Aided Geo Augmented Navigation) es un Sistema de
Aumentación Basado en Satélites (SBAS) desarrollado por la Agencia
India de Investigación Espacial (ISRO) y está ideado como un
complemento para la red GPS para proporcionar una mayor precisión
y seguridad en las señales de posicionamiento y navegación por
satélite.
El fin es el de satisfacer los requisitos de precisión y seguridad en la
navegación por satélite de las compañías aéreas y los proveedores
de servicios de tráfico aéreo (ATS) en el espacio aéreo de la India,
incluyendo el espacio del océano índico, así como amplias partes de
la Región Asia/Pacífico.
GAGAN se ha diseñado para satisfacer los SARPS de la Organización
de Aviación Civil Internacional (OACI) y que permita relacionarse con
WAAS, EGNOS y MSAS.
1.13.5. BEIDOU
Beidou es un proyecto desarrollado por la República Popular de China
para obtener un sistema de navegación por satélite. "Beidou" es el
nombre chino para la constelación de la Osa Mayor. La primera
generación, BeiDou-1, ya está operativa desde el 2000 y es un sistema
de posicionamiento por satélite local dando servicio a China y a sus
países vecinos. La segunda generación, también llamada Compass o
BeiDou-2, será un sistema de posicionamiento global con un
funcionamiento similar al GPS.
Según informaciones oficiales ofrecerá dos tipos de servicios: el primero
será abierto y podrá dar una posición con un margen de 10 metros de
distancia, 0,2 metros por segundo de velocidad y 0,000005 segundos de
tiempo. El segundo servicio será autorizado solo para determinados
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clientes y ofrecerá servicios más precisos y con mayores medidas de
seguridad.
A diferencia de los sistemas GPS, GLONASS, y GALILEO, que utilizan
satélites en órbitas bajas y ofrecen servicio global, la primera generación,
Beidou-1 usa satélites en órbita geoestacionaria. Esto implica que el
sistema no requiera una gran constelación de satélites, pero limita su
cobertura sobre la tierra a la visible por los satélites, China en este caso.
Otra gran diferencia de BeiDou-1 es que calcula las coordenadas
únicamente con dos satélites y una estación en tierra. Esto implica la
necesidad de enviar una señal desde el dispositivo remoto, cosa que no
es necesaria con GPS o GLONASS.
Se prevé que Compass, la segunda generación, cuente con entre 12 y 14
satélites entre 2011 y 2015. Para 2020, ya plenamente operativo deberá
contar con 30 satélites. De momento (abril 2011), ya tienen 8 en órbita.
China está también asociada con el proyecto Galileo, el cual no es
todavía operacional.
Área de cobertura de BeiDou
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57 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
1.14. GBAS (SISTEMA DE AUMENTACION BASADO EN TIERRA)
La OACI define el sistema GBAS como "un sistema por el cual la información
en cuanto a aumentación recibida por el usuario proviene directamente de un
transmisor terrestre ".GBAS complementa al sistema GNSS, mejorando sus
prestaciones, suministradas dentro de un área de servicio local. Está diseñado
para ser utilizado en el entorno del aeropuerto y así poder dar servicio de
posicionamiento y navegación en las fases de aproximación, rodadura y salidas
instrumentales. El alcance nominal para estos sistemas se establece en el
entorno de las 50 NM.
Aena desarrolla un papel fundamental y reconocido internacionalmente en la
implantación operacional de sistemas GBAS CAT I a través de su proyecto en
Málaga. Este proyecto, junto a los paralelos de DFS en Bremen, ASA en Sídney
y la FAA en Memphis y Newark, lidera la puesta en operación de este nuevo
servicio con múltiples beneficios operacionales. Prueba de ello es la
cooperación con la aerolínea Air Berlín en la monitorización del sistema
instalado en Málaga, y los acuerdos de cooperación con la FAA y Boeing.
La estación GBAS de Málaga será la tercera estación del mundo en ponerse
en operación tras la estación alemana de Bremen (febrero 2012) y la
estadounidense de Newark (octubre 2012). El nuevo servicio de aproximación
instrumental de precisión basado en GBAS en el aeropuerto de Málaga estará
disponible a principio de 2014.
GBAS desempeñará las siguientes funciones:
Proporcionar correcciones locales de pseudodistancia.
Proporcionar datos del tramo de aproximación final.
Proporcionar vigilancia de la integridad de las fuentes telemétricas
GNSS.
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58 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
En la operación GBAS intervienen, desde el punto de vista técnico:
Un segmento espacial, que proporciona tanto a las aeronaves como al
sistema GBAS la información necesaria para determinar la pseudo-
distancia.
Un segmento de tierra (sistema GBAS) que monitoriza las señales de
los satélites, calcula y emite las correcciones de pseudodistancia,
parámetros de integridad, datos locales relevantes como el bloque de
datos del Segmento de Aproximación Final –FAS-, que define la
trayectoria en el espacio permitiendo las aproximaciones de precisión.
Un segmento aéreo, embarcado en la aeronave, que recibe tanto las
señales de los satélites como la señal de la estación GBAS,
suministrando información de navegación y guiado tanto al piloto
automático – Sistema de Control Automático de Vuelo AFCS- como a
la tripulación de vuelo.
Para la implantación de GBAS se considera adecuado adoptar un enfoque de
implantación gradual. Este enfoque gradual consiste en desarrollar e
implementar GBAS CAT I como un ILS look-alike y luego construir sobre la
experiencia adquirida. El desarrollo de GBAS CAT III está previsto en dos
etapas: una solución a corto plazo GBAS CAT III basada en la constelación
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GPS y una solución a largo plazo basada en conceptos multi-constelación y
multi-frecuencia.
Las aplicaciones GNSS incluyen potencialmente los movimientos de las
aeronaves y vehículos en la superficie de aeródromo (A-SMGCS). La OACI ha
subrayado la necesidad de lograr la normalización de una serie de elementos,
incluidos los sistemas de guiado no visuales. Con el fin de lograr esto, se
requieren una serie de facilitadores. Las potenciales prestaciones de GBAS,
parece que le colocan como el mejor candidato para soportar la función de
guiado. El primer objetivo es mejorar la seguridad de las aeronaves y vehículos
durante los movimientos en superficie, especialmente en condiciones de baja
visibilidad. De hecho, la incursión en la pista es, probablemente, la primera
causa de accidentes relacionados con ATM.
Por otra parte, los aeropuertos con aproximaciones y salidas en condiciones de
baja visibilidad (CAT II / III) pueden tener incluso un mayor interés en la función
de guiado A-SMGCS.
Aena ya está certificada como proveedor de servicio GBAS.
FINALIDADES ESPECÍFICAS EN LA NAVEGACIÓN AÉREA
Los sistemas GPS y GLONASS, aumentados con el sistema SBAS, están
limitados a aproximaciones de Categoría I (CAT I). En la actualidad, con los
recursos técnicos disponibles, sólo se puede garantizar con ese sistema
aproximaciones con guiado vertical APV-I, y APV-II (menor categoría que la
CAT I). El GBAS es más preciso que aquel en las inmediaciones del aeropuerto
(de 30 a 50 kilómetros), permitiendo la ejecución de aproximaciones de
precisión CAT I, II y III, e inclusive sería capaz de guiar a las aeronaves en
aterrizajes automáticos (autoland).
En la actualidad existen desarrollos de sistemas GBAS que permitirían la guía
para hasta 49 aproximaciones de precisión (hasta CAT III, aunque esto está
todavía bajo estudio) dentro de su cobertura VDB, prestando servicio a varias
pistas y posiblemente a más de un aeródromo
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60 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
FUNCIONAMIENTO
Una estación terrena GBAS es instalada próxima a un aeropuerto con un
conocimiento muy preciso de su posición. El GBAS vigila las señales GPS ó
GLONASS en un aeródromo y transmite correcciones diferenciales de
pseudodistancia, mensajes de integridad locales y datos de aproximación (esto
lo diferencia ampliamente del DGPS convencional) directamente al receptor de
a bordo mediante una radiodifusión de datos VHF (VDB).
1.15. LA CARTA NACIONAL
1.15.1. NOMENCLATURA
1.15.2. CODIFICACION
1.16. CARTAS DE LA REGION DE APURIMAC
1.17. RECEPTORES SATELITALES
1.17.1. GPS (SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL)
El sistema global de navegación por satélite (GNSS) permite determinar
en todo el mundo la posición de un objeto, una persona o un vehículo con
una precisión hasta de centímetros (si se utiliza GPS diferencial), aunque
lo habitual son unos pocos metros de precisión. El sistema fue
desarrollado, instalado y empleado por el Departamento de Defensa de
los Estados Unidos. El sistema GPS está constituido por 24 satélites y
utiliza la triangulación para determinar en todo el globo la posición con
una precisión de más o menos metros.
El GPS funciona mediante una red de 24 satélites en órbita sobre el
planeta tierra, a 20.200 km, con trayectorias sincronizadas para cubrir
toda la superficie de la Tierra. Cuando se desea determinar la posición,
el receptor que se utiliza para ello localiza automáticamente como mínimo
tres satélites de la red, de los que recibe unas señales indicando la
identificación y la hora del reloj de cada uno de ellos. Con base en estas
señales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y calcula el tiempo que
tardan en llegar las señales al equipo, y de tal modo mide la distancia al
satélite mediante "triangulación" (método de trilateración inversa), la cual
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61 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
se basa en determinar la distancia de cada satélite respecto al punto de
medición. Conocidas las distancias, se determina fácilmente la propia
posición relativa respecto a los tres satélites. Conociendo además las
coordenadas o posición de cada uno de ellos por la señal que emiten, se
obtiene la posición absoluta o coordenada reales del punto de medición.
También se consigue una exactitud extrema en el reloj del GPS, similar
a la de los relojes atómicos que llevan a bordo cada uno de los satélites.
La antigua Unión Soviética construyó un sistema similar llamado
GLONASS, ahora gestionado por la Federación Rusa.
Actualmente la Unión Europea está desarrollando su propio sistema de
posicionamiento por satélite, denominado Galileo.
A su vez, la República Popular China está implementando su propio
sistema de navegación, el denominado Beidou, que prevén que cuente
con entre 12 y 14 satélites entre 2011 y 2015. Para 2020, ya plenamente
operativo deberá contar con 30 satélites. En abril de 2011 tenían 8 en
órbita.
Satélite NAVSTAR GPS.
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62 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
1.17.1.1. HISTORIA
En 1957, la Unión Soviética lanzó al espacio el satélite Sputnik I,
que era monitorizado mediante la observación del efecto Doppler
de la señal que transmitía. Debido a este hecho se comenzó a
pensar que, de igual modo, la posición de un observador podría
ser establecida mediante el estudio de la frecuencia Doppler de
una señal transmitida por un satélite cuya órbita estuviera
determinada con precisión.
La armada estadounidense rápidamente aplicó esta tecnología,
para proveer a los sistemas de navegación de sus flotas de
observaciones de posiciones actualizadas y precisas. Así surgió
el sistema TRANSIT, que quedó operativo en 1964, y hacia 1967
estuvo disponible, además, para uso comercial.
Las actualizaciones de posición, en ese entonces, se encontraban
disponibles cada 40 minutos y el observador debía permanecer
casi estático para poder obtener información adecuada.
Posteriormente, en esa misma década y gracias al desarrollo de
los relojes atómicos, se diseñó una constelación de satélites,
portando cada uno de ellos uno de estos relojes y estando todos
sincronizados con base en una referencia de tiempo determinado.
En 1973 se combinaron los programas de la Armada y el de la
Fuerza Aérea de los Estados Unidos (este último consistente en
una técnica de transmisión codificada que proveía datos precisos
usando una señal modulada con un código de PRN (Pseudo-
Random Noise: ruido pseudo-aleatorio), en lo que se conoció
como Navigation Technology Program (programa de tecnología
de navegación), posteriormente renombrado como NAVSTAR
GPS.
Entre 1978 y 1985 se desarrollaron y lanzaron once satélites
prototipo experimentales NAVSTAR, a los que siguieron otras
generaciones de satélites, hasta completar la constelación actual,
a la que se declaró con «capacidad operacional inicial» en
diciembre de 1993 y con «capacidad operacional total» en abril de
1995.
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En 2009, este país ofreció el servicio normalizado de
determinación de la posición para apoyar las necesidades de la
OACI, y ésta aceptó el ofrecimiento.
1.17.1.2. CARACTERISTICAS TECNICAS Y PRESTACIONES
El Sistema Global de Navegación por Satélite lo componen:
1.17.1.2.1. SEGMENTO ESPECIAL
Satélites en la constelación: 24 (4 × 6 órbitas)
Altitud: 20200 km
Período: 11 h 58 min (12 horas sidéreas)
Inclinación: 55 grados (respecto al ecuador terrestre).
Vida útil: 7,5 años
Segmento de control (estaciones terrestres)
Estación principal: 1
Antena de tierra: 4
Estación monitora (de seguimiento): 5, Colorado Springs,
Hawai, Kwajalein, Isla de Ascensión e Isla de Diego
García
Señal RF
Frecuencia portadora:
Civil – 1575,42 MHz (L1). Utiliza el Código de Adquisición
Aproximativa (C/A).
Militar – 1227,60 MHz (L2). Utiliza el Código de Precisión
(P), cifrado.
Nivel de potencia de la señal: –160 dBW (en superficie
tierra).
Polarización: circular dextrógira.
Exactitud
Posición: oficialmente indican aproximadamente 15 m (en
el 95% del tiempo). En la realidad un GPS portátil
monofrecuencia de 12 canales paralelos ofrece una
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precisión de 2,5 a 3 metros en más del 95% del tiempo.
Con el WAAS / EGNOS / MSAS activado, la precisión
asciende de 1 a 2 metros.
Hora: 1 ns
Cobertura: mundial
Capacidad de usuarios: ilimitada
Sistema de coordenadas:
Sistema Geodésico Mundial 1984 (WGS84).
Centrado en la Tierra, fijo.
Integridad: tiempo de notificación de 15 minutos o mayor.
No es suficiente para la aviación civil.
Disponibilidad: 24 satélites y 21 satélites. No es suficiente
como medio primario de navegación.
1.17.1.3. EVOLUCION DEL SISTEMA GPS
El GPS está evolucionando hacia un sistema más sólido (GPS III),
con una mayor disponibilidad y que reduzca la complejidad de las
aumentaciones GPS. Algunas de las mejoras previstas
comprenden:
Incorporación de una nueva señal en L2 para uso civil.
Adición de una tercera señal civil (L5): 1176,45 MHz
Protección y disponibilidad de una de las dos nuevas
señales para servicios de Seguridad Para la Vida (SOL).
Mejora en la estructura de señales.
Incremento en la potencia de señal (L5 tendrá un nivel de
potencia de –154 dB).
Mejora en la precisión (1 – 5 m).
Aumento en el número de estaciones de monitorización:
12 (el doble)
Permitir mejor interoperabilidad con la frecuencia L1 de
Galileo
El programa GPS III persigue el objetivo de garantizar que el GPS
satisfaga requisitos militares y civiles previstos para los próximos
30 años. Este programa se está desarrollando para utilizar un
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enfoque en 3 etapas (una de las etapas de transición es el GPS
II); muy flexible, permite cambios futuros y reduce riesgos. El
desarrollo de satélites GPS II comenzó en 2005, y el primero de
ellos estará disponible para su lanzamiento en 2012, con el
objetivo de lograr la transición completa de GPS III en 2017. Los
desafíos son los siguientes:
Representar los requisitos de usuarios, tanto civiles como
militares, en cuanto a GPS.
Limitar los requisitos GPS III dentro de los objetivos
operacionales.
Proporcionar flexibilidad que permita cambios futuros para
satisfacer requisitos de los usuarios hasta 2030.
Proporcionar solidez para la creciente dependencia en la
determinación de posición y de hora precisa como servicio
internacional.
El sistema ha evolucionado y de él han derivado nuevos sistemas
de posicionamiento IPS-2 se refiere a Inertial Positioning System,
sistema de posicionamiento inercial, un sistema de captura de
datos, que permite al usuario realizar mediciones a tiempo real y
en movimiento, el llamado Mobile Mapping. Este sistema obtiene
cartografía móvil 3D basándose en un aparato que recoge un
escáner láser, un sensor inercial, sistema GNSS y un odómetro a
bordo de un vehículo. Se consiguen grandes precisiones, gracias
a las tres tecnologías de posicionamiento: IMU + GNSS +
odómetro, que trabajando a la vez dan la opción de medir incluso
en zonas donde la señal de satélite no es buena.
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1.17.1.4. FUNCIONAMIENTO
La información que es útil al receptor GPS para determinar su
posición se llama efemérides. En este caso cada satélite emite
sus propias efemérides, en la que se incluye la salud del satélite
(si debe o no ser considerado para la toma de la posición), su
posición en el espacio, su hora atómica, información doppler, etc.
Mediante la trilateración se determina la posición del receptor:
Cada satélite indica que el receptor se encuentra en un punto
en la superficie de la esfera, con centro en el propio satélite y
de radio la distancia total hasta el receptor.
Obteniendo información de dos satélites queda determinada
una circunferencia que resulta cuando se intersecan las dos
esferas en algún punto de la cual se encuentra el receptor.
Teniendo información de un cuarto satélite, se elimina el
inconveniente de la falta de sincronización entre los relojes de
los receptores GPS y los relojes de los satélites. Y es en este
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momento cuando el receptor GPS puede determinar una
posición 3D exacta (latitud, longitud y altitud).
1.17.1.5. FIABILIDAD DE LOS DATOS
Debido al carácter militar del sistema GPS, el Departamento de
Defensa de los EE. UU. Se reservaba la posibilidad de incluir un
cierto grado de error aleatorio, que podía variar de los 15 a los 100
m. La llamada disponibilidad selectiva (S/A) fue eliminada el 2 de
mayo de 2000. Aunque actualmente no aplique tal error inducido,
la precisión intrínseca del sistema GPS depende del número de
satélites visibles en un momento y posición determinados.
Con un elevado número de satélites siendo captados (7, 8 ó 9
satélites), y si éstos tienen una geometría adecuada (están
dispersos), pueden obtenerse precisiones inferiores a 2,5 metros
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en el 95% del tiempo. Si se activa el sistema DGPS llamado SBAS
(WAAS-EGNOS-MSAS), la precisión mejora siendo inferior a un
metro en el 97% de los casos. Estos sistemas SBAS no se aplican
en Sudamérica, ya que esa zona no cuenta con este tipo de
satélites geoestacionarios. La funcionabilidad de los satélites es
por medio de triangulación de posiciones para brindar la posición
exacta de los celulares, vehículos, etc.
1.17.1.6. FUENTES DE ERROR
La posición calculada por un receptor GPS requiere en el instante
actual, la posición del satélite y el retraso medido de la señal
recibida. La precisión es dependiente de la posición y el retraso
de la señal.
Al introducir el atraso, el receptor compara una serie de bits
(unidad binaria) recibida del satélite con una versión interna.
Cuando se comparan los límites de la serie, las electrónicas
pueden meter la diferencia a 1% de un tiempo BIT, o
aproximadamente 10 nanosegundos por el código C/A. Desde
entonces las señales GPS se propagan a la velocidad de luz, que
representa un error de 3 metros. Este es el error mínimo posible
usando solamente la señal GPS C/A.
La precisión de la posición se mejora con una señal P(Y). Al
presumir la misma precisión de 1% de tiempo BIT, la señal P(Y)
(alta frecuencia) resulta en una precisión de más o menos 30
centímetros. Los errores en las electrónicas son una de las varias
razones que perjudican la precisión (ver la tabla).
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Retraso de la señal en la ionosfera y la troposfera.
Señal multirruta, producida por el rebote de la señal en
edificios y montañas cercanos.
Errores de orbitales, donde los datos de la órbita del
satélite no son completamente precisos.
Número de satélites visibles.
Geometría de los satélites visibles.
Errores locales en el reloj del GPS.
1.17.1.7. VOCABULARIO BASICO EN GPS
BRG (bearing): Rumbo estimado entre dos puntos de
referencia (waypoints)
CMG (Course Made Good): rumbo entre el punto de partida y
la posición actual
EPE (Estimated Position Error): margen de error estimado por
el receptor
ETE (Estimated Time Enroute): tiempo estimado entre dos
waypoints
DOP (Dilution Of Precision): medida de la precisión de las
coordenadas obtenidas por GPS, según la distribución de los
satélites, disponibilidad de ellos...
ETA (Estimated Time to Arrival): hora estimada de llegada al
destino
1.17.1.8. INTEGRACION CON TELEFONIA MOVIL
Actualmente dentro del mercado de la telefonía móvil la tendencia
es la de integrar, por parte de los fabricantes, la tecnología GPS
dentro de sus dispositivos. El uso y masificación del GPS está
particularmente extendido en los teléfonos móviles smartphone, lo
que ha hecho surgir todo un ecosistema de software para este tipo
de dispositivos, así como nuevos modelos de negocios que van
desde el uso del terminal móvil para la navegación tradicional
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punto-a-punto hasta la prestación de los llamados Servicios
Basados en la Localización (LBS).
Un buen ejemplo del uso del GPS en la telefonía móvil son las
aplicaciones que permiten conocer la posición de amigos
cercanos sobre un mapa base. Para ello basta con tener la
aplicación respectiva para la plataforma deseada (Android, Bada,
IOS, WP, Symbian) y permitir ser localizado por otros.
1.17.1.9. GPS Y LA TEORIA DE LA RELATIVIDAD
Los relojes en los satélites GPS requieren una sincronización con
los situados en tierra para lo que hay que tener en cuenta la teoría
general de la relatividad y la teoría especial de la relatividad. Los
tres efectos relativistas son: la dilatación del tiempo, cambio de
frecuencia gravitacional, y los efectos de la excentricidad. La
desaceleración relativista del tiempo debido a la velocidad del
satélite es de aproximadamente 1 parte de 1010, la dilatación
gravitacional del tiempo hace que el reloj del satélite alrededor de
5 partes entre 1010 más rápido que un reloj basado en la Tierra,
y el efecto Sagnac debido a rotación con relación a los receptores
en la Tierra. Si no se tuviese en cuenta el efecto que sobre el
tiempo tiene la velocidad del satélite y su gravedad respecto a un
observador en tierra, se produciría un corrimiento de 38
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microsegundos por día, que a su vez provocarían errores de
varios kilómetros en la determinación de la posición.
1.17.1.10. APLICACIONES
1.17.1.10.1. CIVILES
Navegación terrestre (y peatonal), marítima y aérea.
Bastantes automóviles lo incorporan en la actualidad,
siendo de especial utilidad para encontrar direcciones o
indicar la situación a la grúa.
Teléfonos móviles
Topografía y geodesia.
Construcción (Nivelación de terrenos, cortes de talud,
tendido de tuberías, etc).
Localización agrícola (agricultura de precisión), ganadera
y de fauna.
Salvamento y rescate.
Deporte, acampada y ocio.
Para localización de enfermos, discapacitados y
menores.
Aplicaciones científicas en trabajos de campo (ver
geomática).
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Geocaching, actividad deportiva consistente en buscar
"tesoros" escondidos por otros usuarios.
Para rastreo y recuperación de vehículos.
Navegación deportiva.
Deportes aéreos: parapente, ala delta, planeadores, etc.
Existe quien dibuja usando tracks o juega utilizando el
movimiento como cursor (común en los GPS Garmin).
Sistemas de gestión y seguridad de flotas.
Un dispositivo GPS civil Swiss Gadget 760GS colocado en
parabrisas y mostrando datos de navegación vehicular libre
Navegador GPS de pantalla táctil de un vehículo con información
sobre la ruta, así como las distancias y tiempos de llegada al punto
de destino.
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1.17.1.10.2. MILITARES
Navegación terrestre, aérea y marítima.
Guiado de misiles y proyectiles de diverso tipo.
Búsqueda y rescate.
Reconocimiento y cartografía.
Detección de detonaciones nucleares.
Navegador con un software libre de navegación (Gosmore) usando
mapas libres de OpenStreetMap.
1.17.2. DGPS(SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GFLOBAL DIFERENCIAL)
Sistema de Posicionamiento Global Diferencial (DGPS) es una mejora de
sistema de posicionamiento global que ofrece una mayor precisión la
ubicación, desde el 15 metro nominal precisión del GPS a unos 10 cm en
el caso de las mejores implementaciones.
DGPS utiliza una red de estaciones de referencia, terrestres fijos para
transmitir la diferencia entre las posiciones indicadas por los satélites y
los sistemas de los puestos fijos conocidos. Estas estaciones transmiten
la diferencia entre el satélite medidos pseudorrangos y (calculados
internamente) pseudorrangos reales, y las estaciones receptoras pueden
corregir sus pseudorrangos por la misma cantidad. La señal de corrección
digital es típicamente transmitida localmente sobre transmisores
instalados en tierra de menor alcance.
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El término se refiere a una técnica general de aumento. La Guardia
Costera de Estados Unidos (USCG) y la Guardia Costera Canadiense
(CCG) Cada ejecución de tales sistemas en los EE.UU. y Canadá en las
de onda larga de radio frecuencias entre 285 kHz y 325 kHz cerca de las
principales vías fluviales y puertos. Sistema DGPS del USCG ha sido
nombrado NDGPS (National DGPS) y ahora es administrado
conjuntamente por la Guardia Costera y el Departamento de
Administración Federal de Carreteras de Transporte de EE.UU. Se trata
de los sitios de radiodifusión ubicadas en todo el interior y las porciones
costeras de los Estados Unidos, incluyendo Alaska, Hawaii y Puerto Rico.
Un sistema similar que transmite las correcciones de los satélites en
órbita en lugar de transmisores instalados en tierra se denomina DGPS
de área amplia (WADGPS) o Satellite Based Augmentation System.
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1.17.2.1. HISTORIA
Cuándo fue la primera que se puso en servicio GPS, los militares
de EE.UU. estaba preocupado por la posibilidad de que las
fuerzas enemigas utilizando las señales GPS disponibles a nivel
mundial para guiar a sus propios sistemas de armas.
Originalmente, el gobierno pensó que la "adquisición aproximada"
(C / A) señal sería sólo dar aproximadamente 100 metros la
precisión, pero con mejores diseños de receptores, la precisión
real fue de 20 a 30 metros. A partir de marzo de 1990, evitar
proporcionar tal precisión inesperada, el C / A de señal transmitida
en la frecuencia L1 (1575.42 MHz) se degrada deliberadamente
mediante compensación de su señal de reloj por una cantidad al
azar, equivalente a unos 100 metros de distancia. Esta técnica,
conocida como " disponibilidad selectiva "o SA, para abreviar,
degradó seriamente la utilidad de la señal de GPS para que los
usuarios no militares. Orientación más exacta posible a los
usuarios de receptores GPS de doble frecuencia, que también
recibieron la frecuencia L2 (1227.6 MHz), pero la transmisión L2,
destinada a uso militar, se ha cifrado y sólo estaba disponible para
los usuarios autorizados con las claves de cifrado.
Esto presenta un problema para los usuarios civiles que
dependían de base terrestre de radionavegación por sistemas
tales como LORAN, VOR y NDB sistemas que cuestan millones
de dólares cada año para mantener. El advenimiento de un
sistema de navegación global por satélite (GNSS) podría
proporcionar mucha mayor precisión y rendimiento a una fracción
del costo. Sin embargo, la exactitud inherente a la S / A de señal
era demasiado pobre para hacer de este realista. Los militares
recibieron múltiples solicitudes de la Administración Federal de
Aviación (FAA) , Estados Unidos (USCG) y el Departamento de
Transporte de Estados Unidos (DOT) para configurar S / A a un
lado para permitir el uso civil del GNSS, pero se mantuvo firme en
su oposición a por razones de seguridad.
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A través de principios y mediados de la década de 1980, un
número de agencias ha desarrollado una solución al "problema"
SA. Dado que la señal SA pasó lentamente, el efecto de su
desplazamiento en el posicionamiento fue relativamente fija - es
decir, si el compensación era "100 metros hacia el este", que
compensan sería verdad sobre un área relativamente amplia. Esto
sugirió que la radiodifusión esta compensación a los receptores
GPS locales podría eliminar los efectos del SA, lo que resulta en
mediciones más cerca de un rendimiento teórico del GPS, a unos
15 metros. Además, otra fuente importante de errores en un punto
del GPS se debe a los retrasos de transmisión en la ionosfera,
que también podrían ser medidos y corregidos en la emisión. Esto
ofreció una mejora de alrededor de 5 metros de precisión, más
que suficiente para la mayoría de las necesidades civiles.
La Guardia Costera de EE.UU. fue uno de los promotores más
agresivos del sistema DGPS, experimentando con el sistema
sobre una base cada vez más amplia a través de finales de 1980
y principios de 1990. Estas señales se transmiten por marinos de
onda larga frecuencias, lo que podría recibir en existentes
radioteléfonos y se alimenta a los receptores GPS equipamiento
adecuado. Casi todos los principales proveedores de GPS ofrecen
unidades con entradas DGPS, no sólo para las señales de USCG,
sino también unidades de la aviación en ambos VHF o
comerciales de radio AM bandas.
Comenzaron enviando señales DGPS "calidad de producción" de
forma limitada en 1996 y se expandió rápidamente la red para
cubrir la mayoría de los puertos de los EE.UU. de la llamada, así
como la de San Lorenzo, en colaboración con la Guardia Costera
Canadiense. Los planes se pusieron en marcha para ampliar el
sistema a través de los EE.UU., pero esto no iba a ser fácil. La
calidad de las correcciones DGPS, generalmente cae con la
distancia, y los transmisores más grandes capaces de cubrir
grandes superficies tienden a agruparse cerca de las ciudades.
Esto significaba que las áreas de menor población, en particular
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en el medio oeste y Alaska, tendrían poca cobertura por GPS con
base en tierra. A partir de noviembre 2013 sistema DGPS nacional
del USCG comprende 85 sitios de transmisión que proporcionan
cobertura doble a casi toda la costa de EE.UU. y vías navegables
interiores, incluyendo Alaska, Hawai y Puerto Rico. Además, el
sistema ofrece la cobertura de uno o dos a la mayoría de la parte
interior de Estados Unidos. En su lugar, la FAA (y otros)
comenzaron los estudios para la transmisión de las señales a
través de todo el hemisferio desde los satélites de
comunicaciones en órbita geoestacionaria. Esto ha llevado al
Sistema de Aumento de Área Amplia (WAAS) y sistemas
similares, aunque estos generalmente no se conocen como
DGPS, o alternativamente, "DGPS de área amplia". WAAS ofrece
una precisión similar a las redes DGPS basados en tierra de la
USCG, y ha habido cierta discusión de que éste se apagará como
WAAS esté en pleno funcionamiento.
A mediados de la década de 1990, estaba claro que el sistema de
SA ya no era útil en la función prevista. DGPS sería dejarla sin
efecto sobre los EE.UU., precisamente donde se consideró más
necesario. Además, la experiencia durante la Guerra del Golfo
demostró que el uso generalizado de los receptores civiles por las
fuerzas de Estados Unidos significaba que dejar SA encendido se
pensaba hacer daño a los EE.UU. más que si estuviera apagada.
Cita requerida] Después de muchos años de presión, que nos
llevó una orden ejecutiva por el presidente Bill Clinton para
conseguir SA apagado permanentemente en 2000.
Sin embargo, en este punto DGPS se había convertido en un
sistema para proporcionar más precisión que incluso una señal de
GPS no SA podría ofrecer individualmente. Hay varias otras
fuentes de error que comparten las mismas características que
SA en cuanto a que son los mismos en grandes áreas y por
cantidades "razonables" de tiempo. Estos incluyen los efectos
ionosféricos mencionados anteriormente, así como los errores en
los datos de efemérides de la posición del satélite y la deriva del
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reloj de los satélites. Dependiendo de la cantidad de datos que
están siendo enviados en la señal de corrección de DGPS, la
corrección de estos efectos puede reducir el error de manera
significativa, las mejores implementaciones que ofrece una
precisión de menos de 10 cm.
Además de la continuación de las implementaciones de los
sistemas patrocinados USCG y de la FAA, un número de
vendedores han creado servicios DGPS comerciales, la venta de
su señal (o receptores para ella) para usuarios que requieren una
mayor precisión que las nominales ofertas 15 metros del GPS.
Casi todas las unidades de GPS comerciales, incluso los equipos
de mano, ahora ofrecen entradas de datos DGPS, y muchos
también apoyan WAAS directamente. Hasta cierto punto, una
forma de DGPS es ahora una parte natural de la mayoría de las
operaciones de GPS.
1.17.2.2. FUNCIONAMIENTO
Una estación de referencia calcula las correcciones diferenciales
para su propia ubicación y el tiempo. Los usuarios pueden ser de
hasta 200 millas náuticas (370 km) de la estación, sin embargo, y
algunos de los errores compensados variar con el espacio: en
concreto, el satélite efemérides errores y las introducidas por la
ionosfera y la troposfera distorsiones. Por esta razón, la exactitud
de DGPS disminuye con la distancia desde la estación de
referencia. El problema se puede agravar si el usuario y la
estación carecen de "inter visibilidad"-cuando no son capaces de
ver los mismos satélites.
1.17.2.3. PRECISION
Los Estados Unidos Plan de Radionavegación Federal y de la
IALA Recomendación relativa a la eficiencia y la vigilancia de los
servicios DGNSS en la banda de 283,5 a 325 kHz citan el
Departamento de Transporte de los Estados Unidos el crecimiento
de 1993 de error estimado 's de 0,67 m por cada 100 km del sitio
de difusión pero las mediciones de precisión a través del Atlántico,
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en Portugal, sugieren una degradación de sólo 0,22 m por cada
100 km.
1.17.2.4. VARIACIONES
DGPS puede referirse a cualquier tipo de sistema de aumentación
basado en tierra (GBAS). Hay muchos sistemas operativos en uso
en todo el mundo, según la Guardia Costera de los EE.UU., 47
países tienen sistemas similares al NDGPS EE.UU. (Nationwide
Diferencial Global Positioning System).
red europea dgps
estados unidos ndgps
dgps canadiense
australia
1.17.2.5. PROCESAMIENTO POSTERIOR
El postproceso se utiliza en GPS diferencial para obtener las
posiciones exactas de los puntos desconocidos relacionándolos
con los puntos conocidos como marcadores de la encuesta.
Los GPS mediciones se suelen almacenar en la memoria del
ordenador en los receptores GPS, y se transfieren posteriormente
a un ordenador con el software GPS post-procesamiento. El
software calcula las líneas de base de datos utilizando la medición
simultánea de dos o más receptores GPS.
Las líneas de base representan una línea tridimensional trazada
entre los dos puntos ocupados por cada par de antenas GPS. Las
mediciones post-procesados permiten un posicionamiento más
preciso, porque la mayoría de los errores de GPS afectan cada
receptor casi por igual, y por lo tanto se pueden cancelar en los
cálculos.
Mediciones GPS diferenciales también se pueden calcular en
tiempo real por parte de algunos receptores GPS si reciben una
señal de corrección usando un receptor de radio independiente,
por ejemplo en la cinemática en tiempo real (RTK) la topografía o
la navegación.
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La mejora de posicionamiento GPS no requiere mediciones
simultáneas de dos o más receptores en cualquier caso, pero
también se puede hacer mediante el uso especial de un único
dispositivo. En la década de 1990 cuando incluso los receptores
de mano eran bastante caros, algunos métodos de cuasi-
diferenciales se desarrollaron GPS, se utiliza el receptor por giros
rápidos de posiciones o bucles de 3-10 puntos topográficos.
1.18. DGPS RTK (REAL TIME CINEMATIC
Cinemático en Tiempo Real (RTK) de navegación por satélite es una técnica
utilizada para mejorar la precisión de los datos de posición derivados de los
sistemas de posicionamiento basados en satélites, siendo utilizable en
combinación con el GPS , el GLONASS y / o Galileo . Se utiliza mediciones de
la fase de la señal de onda portadora, en lugar de la de contenido de
información de la señal, y se basa en una sola estación de referencia para
proporcionar correcciones en tiempo real, proporcionando hasta centímetro -
nivel de exactitud. Con referencia al GPS, en particular, el sistema se conoce
comúnmente como Carrier-Fase de mejora o CPGPS. Tiene aplicación en la
encuesta de la tierra y en el levantamiento hidrográfico.
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1.18.1. INFORMACION GENERAL
1.18.1.1. ANTCEDENTES
Normalmente, los receptores de navegación por satélite deben
alinear las señales enviadas desde el satélite a una versión
generada internamente de una secuencia binaria
pseudoaleatoria, también contenida en la señal. Puesto que la
señal del satélite necesita tiempo para alcanzar el receptor, las
dos secuencias no coinciden inicialmente; copia del satélite se
retrasa en relación con la copia local. Al retrasar cada vez más la
copia local, los dos ejemplares pueden llegar a ser alineados. El
correcto retardo representa el tiempo necesario para que la señal
en llegar al receptor, y desde este se puede calcular la distancia
desde el satélite.
La precisión de la medición de rango resultante es esencialmente
una función de la capacidad de los componentes electrónicos del
receptor para procesar con precisión las señales desde el satélite.
En general, los receptores son capaces de alinear las señales de
hasta aproximadamente 1% de un bit de ancho. Por ejemplo, el
código grueso de adquisición (C / A) enviado en el sistema GPS
envía un poco cada 0,98 microsegundos, por lo que un receptor
tiene una precisión de 0,01 microsegundos, o alrededor de 3
metros. El-sólo militar señal P (Y) enviado por los mismos satélites
se sincroniza diez veces más rápido, por lo que con técnicas
similares el receptor tendrá una precisión de alrededor de 30 cm .
Otros efectos introducen errores mucho mayores que esto, y
exactitud sobre la base de un sin corregir señal C / A es
generalmente de aproximadamente 15 m.
1.18.1.2. SEGUIMIENTO DE LA FASE PORTADORA
RTK sigue el mismo concepto general, pero utiliza de la señal de
la satélite onda portadora como su señal, haciendo caso omiso de
la información contenida dentro. La mejora es posible utilizar esta
señal puede ser muy alto si uno sigue a asumir una precisión de
1% en el bloqueo. Por ejemplo, en el caso de GPS, el código
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grueso de adquisición (C / A) (transmitida en la señal L1) cambia
de fase a 1,023 MHz, pero la portadora L1 en sí es 1575,42 MHz,
más de mil veces más a menudo. La frecuencia de la portadora
corresponde a una longitud de onda de 19 cm para la señal de L1.
Un error de ± 1% en la medición de fase de la portadora L1 por lo
tanto corresponde a un ± 1,9 mm de error en la estimación de la
línea de base.
La dificultad en la fabricación de un sistema RTK se está
alineando correctamente las señales. Las señales de navegación
se codifican deliberadamente con el fin de permitir que sean
alineados con facilidad, mientras que cada ciclo de la portadora
es similar a cualquier otro. Esto hace que sea extremadamente
difícil saber si se ha alineado correctamente las señales o si son
"off by one", y están introduciendo así un error de 20 cm o un
múltiplo mayor de 20 cm. Esta ambigüedad entera problema
puede abordarse en cierta medida con métodos estadísticos
sofisticados que comparan las mediciones de las señales de C /
A y comparando los rangos resultantes entre múltiples satélites.
Sin embargo, ninguno de estos métodos puede reducir este error
a cero.
1.18.1.3. CONSIDERACIONES PRACTICAS
En la práctica, los sistemas RTK utilizan un único receptor de la
estación base y un número de unidades móviles. La estación base
retransmite la fase de la portadora que se observa, y las unidades
móviles comparan sus propias mediciones de fase con el recibido
desde la estación base. Hay varias maneras de transmitir una
señal de corrección desde la estación base a la estación móvil. La
manera más popular para lograr en tiempo real, transmisión de
señal de bajo costo es utilizar un módem de radio, por lo general
en la banda de UHF. En la mayoría de los países, ciertas
frecuencias se asignan específicamente para propósitos de RTK.
La mayoría de levantamiento topográfico equipo tiene un módem
de radio de banda UHF incorporado como una opción estándar.
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Esto permite que las unidades para calcular su relativa posición
dentro de milímetros, aunque su posición absoluta es precisa
solamente a la misma exactitud que la posición calculada de la
estación base. La precisión nominal típico de estos sistemas es
de 1 centímetro ± 2 partes por millón (ppm) en horizontal y 2
centímetros de ± 2 ppm en vertical.
Aunque estos parámetros limitan la utilidad de la técnica RTK para
la navegación general, la técnica se adapta perfectamente a
papeles como la topografía. En este caso, la estación base se
encuentra en una ubicación encuestados conocido, a menudo un
punto de referencia, y las unidades móviles a continuación, se
puede producir un mapa de alta precisión mediante la adopción
de soluciones relativas a ese punto. RTK también ha encontrado
usos en sistemas de AutoDrive / piloto automático, la agricultura
de precisión, sistemas de control de maquinaria y papeles
similares.
La Estación de Referencia Virtual método (VRS) se extiende el
uso de RTK a toda un área de una red de estaciones de
referencia. Fiabilidad y precisión operativa depende de la
densidad y la capacidad de la red de estaciones de referencia.
Un funcionamiento continuo Estación de Referencia de la red
(CORS) es una red de estaciones base RTK que transmiten
correcciones, por lo general más de una conexión a Internet. La
exactitud se incrementa en una red CORS, porque más de una
estación de ayuda a asegurar el correcto posicionamiento y
protege contra una falsa inicialización de una sola estación base.
1.19. ESPECTRO ELECTROMAGNETICO
Se denomina espectro electromagnético a la distribución
energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido
a un objeto se denomina espectro electromagnético o
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simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite
(espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una
sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de
manera análoga a una huella dactilar. Los espectros se pueden
observar mediante espectroscopios que, además de permitir ver
el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo, como son
la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación.
El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de
menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X,
pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos,
hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda,
como son las ondas de radio. Se cree que el límite para la longitud
de onda más pequeña posible es la longitud de Planck mientras
que el límite máximo sería el tamaño del Universo (véase
Cosmología física) aunque formalmente el espectro
electromagnético es infinito y continuo.
1.19.1. RANGOS
El espectro electromagnético cubre longitudes de onda muy variadas.
Existen frecuencias de 30 Hz y menores que son relevantes en el estudio
de ciertas nebulosas.1 Por otro lado se conocen frecuencias cercanas a
2,9×10’27 Hz, que han sido detectadas provenientes de fuentes
astrofísicas.
La energía electromagnética en una particular longitud de onda λ (en el
vacío) tiene una frecuencia f asociada y una energía de fotón E. Por tanto,
el espectro electromagnético puede ser expresado igualmente en
cualquiera de esos términos. Se relacionan en las siguientes ecuaciones:
Por lo tanto, las ondas electromagnéticas de alta frecuencia tienen una
longitud de onda corta y mucha energía mientras que las ondas de baja
frecuencia tienen grandes longitudes de onda y poca energía.
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Por lo general, las radiaciones electromagnéticas se clasifican basándose
en su longitud de la onda en ondas de radio, microondas, infrarrojos,
visible –que percibimos como luz visible– ultravioleta, rayos X y rayos
gamma.
El comportamiento de las radiaciones electromagnéticas depende de su
longitud de onda. Cuando la radiación electromagnética interactúa con
átomos y moléculas puntuales, su comportamiento también depende de
la cantidad de energía por quantum que lleve. Al igual que las ondas de
sonido, la radiación electromagnética puede dividirse en octavas.3
La espectroscopia puede detectar una región mucho más amplia del
espectro electromagnético que el rango visible de 400 a 700 nm. Un
espectrómetro de laboratorio común y corriente detecta longitudes de
onda de 2 a 2500 nm.
1.19.2. BANDAS
Para su estudio, el espectro electromagnético se divide en segmentos o
bandas, aunque esta división es inexacta. Existen ondas que tienen una
frecuencia, pero varios usos, por lo que algunas frecuencias pueden
quedar en ocasiones incluidas en dos rangos.
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1.19.3. RADIOFRECUENCIAS
En radiocomunicaciones, los rangos se abrevian con sus siglas en inglés.
Los rangos son:
Frecuencias extremadamente bajas: Llamadas ELF (Extremely
Low Frequencies), son aquellas que se encuentran en el intervalo
de 3 a 30 Hz. Este rango es equivalente a aquellas frecuencias
del sonido en la parte más baja (grave) del intervalo de percepción
del oído humano. Cabe destacar aquí que el oído humano percibe
ondas sonoras, no electromagnéticas, sin embargo se establece
la analogía para poder hacer una mejor comparación.
Frecuencias super bajas: SLF (Super Low Frequencies), son
aquellas que se encuentran en el intervalo de 30 a 300 Hz. En
este rango se incluyen las ondas electromagnéticas de frecuencia
equivalente a los sonidos graves que percibe el oído humano
típico.
Frecuencias ultra bajas: ULF (Ultra Low Frequencies), son
aquellas en el intervalo de 300 a 3000 Hz. Este es el intervalo
equivalente a la frecuencia sonora normal para la mayor parte de
la voz humana.
Frecuencias muy bajas: VLF, Very Low Frequencies. Se pueden
incluir aquí las frecuencias de 3 a 30 kHz. El intervalo de VLF es
usado típicamente en comunicaciones gubernamentales y
militares.
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Frecuencias bajas: LF, (Low Frequencies), son aquellas en el
intervalo de 30 a 300 kHz. Los principales servicios de
comunicaciones que trabajan en este rango están la navegación
aeronáutica y marina.
Frecuencias medias: MF, Medium Frequencies, están en el
intervalo de 300 a 3000 kHz. Las ondas más importantes en este
rango son las de radiodifusión de AM (530 a 1605 kHz).
Frecuencias altas: HF, High Frequencies, son aquellas contenidas
en el rango de 3 a 30 MHz. A estas se les conoce también como
"onda corta". Es en este intervalo que se tiene una amplia gama
de tipos de radiocomunicaciones como radiodifusión,
comunicaciones gubernamentales y militares. Las
comunicaciones en banda de radioaficionados y banda civil
también ocurren en esta parte del espectro.
Frecuencias muy altas: VHF, Very High Frequencies, van de 30 a
300 MHz. Es un rango popular usado para muchos servicios,
como la radio móvil, comunicaciones marinas y aeronáuticas,
transmisión de radio en FM (88 a 108 MHz) y los canales de
televisión del 2 al 12 [según norma CCIR (Estándar B+G Europa)].
También hay varias bandas de radioaficionados en este rango.
Frecuencias ultra altas: UHF, Ultra High Frequencies, abarcan de
300 a 3000 MHz, incluye los canales de televisión de UHF, es
decir, del 21 al 69 [según norma CCIR (Estándar B+G Europa)] y
se usan también en servicios móviles de comunicación en tierra,
en servicios de telefonía celular y en comunicaciones militares.
Frecuencias super altas: SHF, Super High Frequencies, son
aquellas entre 3 y 30 GHz y son ampliamente utilizadas para
comunicaciones vía satélite y radioenlaces terrestres. Además,
pretenden utilizarse en comunicaciones de alta tasa de
transmisión de datos a muy corto alcance mediante UWB.
También son utilizadas con fines militares, por ejemplo en radares
basados en UWB.
Frecuencias extremadamente altas: EHF, Extrematedly High
Frequencies, se extienden de 30 a 300 GHz. Los equipos usados
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para transmitir y recibir estas señales son más complejos y
costosos, por lo que no están muy difundidos aún.
Existen otras formas de clasificar las ondas de radiofrecuencia.
1.19.4. MICROONDAS
Cabe destacar que las frecuencias entre 1 GHz y 300 GHz, son llamadas
microondas. Estas frecuencias abarcan parte del rango de UHF y todo el
rango de SHF y EHF. Estas ondas se utilizan en numerosos sistemas,
como múltiples dispositivos de transmisión de datos, radares y hornos
microondas.
1.19.5. INFRAROJO
Las ondas infrarrojas están en el rango de 0,7 a 100 micrómetros. La
radiación infrarroja se asocia generalmente con el calor. Ellas son
producidas por cuerpos que generan calor, aunque a veces pueden ser
generadas por algunos diodos emisores de luz y algunos láseres.
Las señales son usadas para algunos sistemas especiales de
comunicaciones, como en astronomía para detectar estrellas y otros
cuerpos en los que se usan detectores de calor para descubrir cuerpos
móviles en la oscuridad. También se usan en los mandos a distancia de
los televisores y otros aparatos, en los que un transmisor de estas ondas
envía una señal codificada al receptor del televisor. En últimas fechas se
ha estado implementando conexiones de área local LAN por medio de
dispositivos que trabajan con infrarrojos, pero debido a los nuevos
estándares de comunicación estas conexiones han perdido su
versatilidad.
1.19.6. ESPECTRO VISIBLE
Por encima de la frecuencia de las radiaciones infrarrojas se encuentra lo
que comúnmente es llamado luz, un tipo especial de radiación
electromagnética que tiene una longitud de onda en el intervalo de 0,4 a
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0,8 micrómetros. Este es el rango en el que el sol y las estrellas similares
emiten la mayor parte de su radiación. Probablemente, no es una
coincidencia que el ojo humano sea sensible a las longitudes de onda
que emite el sol con más fuerza. Las unidades usuales para expresar las
longitudes de onda son el Angstrom y el nanómetro. La luz que vemos
con nuestros ojos es realmente una parte muy pequeña del espectro
electromagnético. La radiación electromagnética con una longitud de
onda entre 380 nm y 760 nm (790-400 terahercios) es detectada por el
ojo humano y se percibe como luz visible. Otras longitudes de onda,
especialmente en el infrarrojo cercano (más de 760 nm) y ultravioleta
(menor de 380 nm) también se refiere a veces como la luz, aun cuando
la visibilidad a los seres humanos no es relevante. Si la radiación tiene
una frecuencia en la región visible del espectro electromagnético se
refleja en un objeto, por ejemplo, un tazón de fruta, y luego golpea los
ojos, esto da lugar a la percepción visual de la escena. Nuestro sistema
visual del cerebro procesa la multitud de frecuencias que se reflejan en
diferentes tonos y matices, y a través de este, no del todo entendido
fenómeno psico-físico, la mayoría de la gente percibe un tazón de fruta;
Un arco iris muestra la óptica (visible) del espectro electromagnético. En
la mayoría de las longitudes de onda, sin embargo, la radiación
electromagnética no es visible directamente, aunque existe tecnología
capaz de manipular y visualizar una amplia gama de longitudes de onda.
La luz puede usarse para diferentes
tipos de comunicaciones. Las ondas
electromagnéticas pueden
modularse y transmitirse a través de
fibras ópticas, lo cual resulta en una
menor atenuación de la señal con
respecto a la transmisión por el
espacio libre.
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1.19.7. ULTRAVIOLETA
La luz ultravioleta cubre el intervalo de 4 a 400 nm. El Sol es una
importante fuente emisora de rayos en esta frecuencia, los cuales causan
cáncer de piel a exposiciones prolongadas. Este tipo de onda no se usa
en las telecomunicaciones, sus aplicaciones son principalmente en el
campo de la medicina.
1.19.8. RAYOS X
La denominación rayos X designa a una radiación electromagnética,
invisible, capaz de atravesar cuerpos opacos y de impresionar las
películas fotográficas. La longitud de onda está entre 10 a 0,01
nanómetros, correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 30.000
PHz (de 50 a 5.000 veces la frecuencia de la luz visible).
1.19.9. RAYOS GAMMA
La radiación gamma es un tipo de radiación electromagnética producida
generalmente por elementos radiactivos o procesos subatómicos como
la aniquilación de un par positrón-electrón. Este tipo de radiación de tal
magnitud también es producida en fenómenos astrofísicos de gran
violencia.
Debido a las altas energías que poseen, los rayos gamma constituyen un
tipo de radiación ionizante capaz de penetrar en la materia más
profundamente que la radiación alfa o beta. Dada su alta energía pueden
causar grave daño al núcleo de las células, por lo que son usados para
esterilizar equipos médicos y alimentos.
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1.20. TELEDETECCION SATELITAL
En su sentido más amplio se entiende por Teledetección “la Adquisición de
información sobre un objeto a distancia, esto es, Sin que exista contacto
material entre el objeto o sistema Observado y el observador.
1.20.1. ¿POR QUE TELEDETECCION SATELITAL?
Cobertura global y sinóptica
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Frecuencia de temporal
Homogeneidad de los datos
1.20.2. APLICACIONES MULTIDICIPLINARIAS
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La observación a distancia de cualquier fenómeno requiere de la
confluencia de tres factores:
Fuente de energía
Interacción de dicha energía con la
Superficie objeto de estudio
Sistema de detección
Resolución espacial
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Corresponde a la capacidad del sistema para distinguir el objeto más
pequeño posible en una imagen.
La resolución espacial de un sensor depende de varios factores como son
la altura orbital, velocidad de exploración y el número de detectores. En la
actualidad la resolución de los sensores varía desde 1 m (IKONOS-2)
hasta 5000 m (METEOSAT).
Resolución espectral
Indica la capacidad del sensor para discriminar la radiancia detectada en
distintas longitudes de onda del espectro electromagnético. Cuanto mayor
sea el número de bandas en que trabaja el sensor y más estrechas sean
tanto mejor es la resolución espectral.
La elección del número, anchura y localización de las bandas espectrales
que incluye un sensor está relacionada con los objetivos de diseño. Por
ejemplo un sensor meteorológico necesita bandas en el térmico, o en el
infrarrojo medio para observar la humedad de la atmósfera. Un sensor de
recursos naturales necesita bandas que permitan discriminar la vegetación
y el color de las superficies.
Resolución radiométrica.
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Capacidad del sensor para discriminar niveles o intensidades de radiancia
espectral.
En los sensores a bordo de satélites, el número oscila entre 64,128, 256,
1024. Este rango de codificación varía con los distintos sensores, no
obstante en la actualidad la mayoría de los sistemas ofrecen digitalización
de 256 niveles, con excepción de NOAA que trabaja con 1024 niveles.
Resolución temporal
Indica la periodicidad con que el sensor puede adquirir imágenes de la
misma porción de la superficie terrestre.
Algunas resolución temporales son las siguientes: METEOSAT
proporciona una imagen cada 30 minutos; NOAA una imagen cada 12
horas; LANDSAT cada 16 días; SPOT cada 26 días.
Radiómetros multiespectrales
Son sensores ópticos-electrónicos que registran radiación reflejada y
emitida por la superficie terrestre y la separan en distintas bandas
espectrales.
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Adquieren información de la superficie terrestre de forma secuencial, a
intervalos regulares, de forma que a cada medida corresponde a un ángulo
de visión denominado IFOV (Instantaneous Field of View) o “campo de
visión instantáneo”.
Radiómetros de barrido
Radiómetros de empuje
Radiómetros de barrido
Adquieren información en una serie de líneas procedentes de estrechas
franjas de terreno transversales a la dirección de desplazamiento de la
plataforma de observación. En cada barrido, la energía recibida es
muestreada mediante un espejo rotatorio.
Radiómetros de empuje
Estos radiómetros difieren de los de barrido porque en lugar de espejo
oscilante trabajan con una cadena lineal de detectores que cubre todo el
campo de visión angular del sensor y que se desplaza a lo largo de la
trayectoria de la plataforma.
SATÉLITES DE OBSERVACIÓN
Los satélites artificiales constituyen un objeto artificial situado en el espacio
que da vueltas de la tierra, siguiendo una órbita específica.
SATELITES GEOESTACIONARIOS
Se desplazan a una órbita ecuatorial alta (aproximadamente de 36.000
km). A esta distancia la velocidad orbital del satélite es la misma que la de
rotación de la tierra (15 grados de longitud por hora).
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En teledetección, ejemplos de satélites geoestacionarios son los satélites
meteorológicos. La resolución espacial de este tipo de plataformas es baja,
del orden de miles de metros (2500 a 5000 m).
SATELITES HELIOSÍNCRONOS
Se sitúan en órbitas en una órbita heliosíncrona,
esto es, el plano de la órbita del satélite se mantiene
fijo en relación al plano orbital de la tierra alrededor
del sol.
Estas órbitas son posibles entre los 300 y 1500 km
de altitud.
1.21. SENSORES REMOTOS
La teledetección o percepción remota engloba una serie de técnicas y procesos
que permiten obtener una imagen de la superficie terrestre de forma remota, es
decir captada por sensores situados en satélites o aviones, y posteriormente
tratarla e interpretarla con el objetivo de obtener información de la superficie
terrestre y de sus cambios, teniendo en cuenta que esta información:
Es global, abarcando grandes áreas con buena resolución espacial.
Es objetiva, pues se recoge mediante sensores calibrados.
Es periódica, pues se recoge incluso varias veces al día.
Es digital, por tanto, susceptible de tratamiento informático.
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Según Chuvieco (2008), un sistema de teledetección espacial se compone de
los siguientes elementos:
Fuente de energía, que supone el origen de la radiación electro-
magnética que detecta el sensor.
Cubierta terrestre.
Sistema sensor (sensor-plataforma).
Sistema de percepción-comercialización.
Intérprete, que convierte los datos en información de interés.
Usuario final.
1.21.1. TECNOLOGIA LIDAR
LIDAR (un acrónimo del inglés Light Detection and Ranging o Laser
Imaging Detection and Ranging) es una tecnología que permite determinar
la distancia desde un emisor láser a un objeto o superficie utilizando un haz
láser pulsado. Al igual que ocurre con la tecnología radar, donde se utilizan
ondas de radio en vez de luz, la distancia al objeto se determina midiendo
el tiempo de retraso entre la emisión del pulso y su detección a través de la
señal reflejada. En general, la tecnología lidar tiene aplicaciones en
geología, sismología y física de la atmósfera.
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1.22. DRONES Y LA TOPOGRAFIA
Un vehículo aéreo no tripulado UAV, por las siglas en inglés de Unmanned
Aerial Vehicle, o sistema aéreo no tripulado UAS de Unmanned Aerial System,
conocido en castellano por sus siglas como VANT y como drone, es una
aeronave que vuela sin tripulación.
Aunque hay UAV de uso civil recién certificados, como el FT-ALTEA, también
son usados en aplicaciones militares, donde son denominados vehículo aéreo
de combate no tripulado UCAV por su nombre en inglés. Para distinguir los
VANT de los misiles, un VANT se define como un vehículo sin tripulación
reutilizable, capaz de mantener un nivel de vuelo controlado y sostenido, y
propulsado por un motor de explosión o de reacción. Por tanto, los misiles de
crucero no son considerados VANT porque, como la mayoría de los misiles, el
propio vehículo es un arma que no se puede reutilizar, a pesar de que también
es no tripulado y en algunos casos guiado remotamente.
Hay una amplia variedad de formas, tamaños, configuraciones y características
en el diseño de los VANT. Históricamente los VANT eran simplemente aviones
pilotados remotamente (en inglés: drones), pero cada vez más se está
empleando el control autónomo de los VANT. En este sentido se han creado
dos variantes: algunos son controlados desde una ubicación remota, y otros
vuelan de forma autónoma sobre la base de planes de vuelo preprogramados
usando sistemas más complejos de automatización dinámica. Cabe destacar
que las aeronaves controladas remotamente en realidad no califican para ser
llamadas como VANT, ya que los vehículos aéreos pilotados remotamente (o
por control remoto) se conocen como Aeronaves Radiocontroladas o Aeronaves
R/C; esto debido a que, precisamente, los VANT son también sistemas
autónomos que pueden operar sin intervención humana alguna durante su
funcionamiento en la misión a la que se haya encomendado, es decir, pueden
despegar, volar y aterrizar automáticamente.
Actualmente, los VANT militares realizan tanto misiones de reconocimiento
como de ataque.3 Si bien se ha informado de muchos ataques de drones con
éxito, también son susceptibles de provocar daños colaterales y/o identificar
objetivos erróneos, como con otros tipos de arma.2 Los VANT también son
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utilizados en un pequeño pero creciente número de aplicaciones civiles, como
en labores de lucha contra incendios o seguridad civil, como la vigilancia de los
oleoductos. Los vehículos aéreos no tripulados suelen ser preferidos para
misiones que son demasiado "aburridas, sucias o peligrosas" para los aviones
tripulados.
DESVENTAJAS DE LOS VANT
Pueden clasificarse de la siguiente manera:
Técnicas
Éticas
Económicas
Desventajas técnicas
El enlace vía satélite puede ser hackeado en tiempo de guerra y de esta
forma, romperse el canal de comunicaciones entre el operador en tierra
y el VANT e interceptar sus datos, como ocurrió en Irak y Afganistán,
cuando los insurgentes accedieron a los VANT mediante el SkyGrabber,
un programa para uso doméstico cuyo coste era de US$ 25 dólares o
introducir un virus para inutilizarlos, igual que en octubre de 2011 cuando
la flota de predators fue inmovilizada por el ataque de un virus
informático.
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Un tiempo de retardo entre la emisión de instrucciones y su recepción,
para su proceso y ejecución, lo que en condiciones críticas puede ser
fatal para la aeronave.
Influencia en su funcionamiento por los fenómenos físicos, como la
actividad solar, mal clima, tormentas de rayos, la cual produce cambios
en la ionosfera.
Capacidad de vuelo limitada por el tipo de combustible, fuente de
energía, tamaño, alcance y su sistema de navegación.
Desventajas éticas
La posibilidad de que la inteligencia artificial del UAV pudiera determinar
por sí misma los objetivos a atacar.
La insensibilidad sobre las consecuencias de la guerra, al mantenerse a
distancia de los conflictos.
Su comercialización no controlada, pudiendo ser adquiridos por
personas o grupos de dudosa ética, como en el caso de la oferta a Daniel
Gárate, un peruano afincado en Los Ángeles cuyo negocio se centraba
en usar un drone que sujeta una cámara con la que graba tomas aéreas
de gran resolución a bajo precio, quien rechazó en 2011 filmar con uno
de estos dispositivos la boda de Kim Kardashian.
Algunas personas pueden ser grabadas y fotografiadas de forma ilegal,
tanto en espacios privados como públicos, constituyendo tal motivo una
seria amenaza a la inviolabilidad de la privacidad personal.
Desventajas económicas
El alto coste de su adquisición y mantenimiento (30 veces superior a su
equivalente tripulado) dificulta enormemente su uso civil, para empresas
privadas y compañías, por ser un diseño relativamente nuevo en el
desarrollo de la tecnología, ya que un helicóptero tripulado Eurocopter
EC120 Colibri cuesta US$ 1,4 millones de dólares, mientras que el
sistema MQ-8B Fire Scout, el más grande de su tipo para uso
experimental en portaaviones, tiene un coste aproximado de US$ 50
millones, entre el aparato, la estación de control y el enlace por satélite.
El mantenimiento de estos aparatos no es menor; en junio de 2011 la Oficina
de Aduanas y Protección Fronteriza de los Estados Unidos puso en marcha dos
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2 24 de abril de 2014 Yenson Onsueta Vasquez
programas de vigilancia: uno no tripulado, basado en el RQ-9 Reaper y otro
tripulado, en una avioneta Cessna.
Los Reaper volaron 10 000 horas, lo que condujo a la detención de 4865
indocumentados y 238 traficantes de drogas. Esto supuso el 1.5 % del número
total de inmigrantes ilegales capturados en el mismo período de tiempo (327
577) con un coste de US$ 3600 dólares por hora, calculado a US$ 7054 dólares
para cada inmigrante ilegal o traficante de drogas capturado, mientras que la
avioneta tripulada equipada con un sensor de infrarrojos (FLIR) adquirida y
operada por US$ 1,2 millones de dólares, obtuvo la detención de 6500 a 8000
extranjeros indocumentados y la incautación de US$ 54 millones de dólares en
marihuana. Esos números calculan un costo por extranjero ilegal para la
avioneta tripulada Cessna de US$ 230 dólares por extranjero, por los 7054
dólares del Reaper.
Estos hechos hacen que no se hayan usado hasta ahora para uso civil, aunque
para el uso militar, un avión no tripulado es más barato que un avión tripulado
militar, para el uso civil han sido autorizados para hacerlo.
APLICACIONES
Se pueden aplicar en ambientes de alta toxicidad química y radiológicos en
desastres tipo Chernóbil, en los que sea necesario tomar muestras con alto
peligro de vidas humanas y realizar tareas de control de ambiente. Las
aeronaves cumplen con las normas regulatorias establecidas en el Tratado de
Cielos Abiertos de 1992 que permiten los vuelos de VANT sobre todo el espacio
aéreo de sus signatarios. Además, pueden cooperar en misiones de control del
narcotráfico y contra el terrorismo. También podrían grabar vídeos de alta
calidad para ser empleados como medios de prueba en un juicio internacional.
En España la compañía Flightech Systems ha obtenido ya el primer certificado
experimental de Europa por parte de AESA para VANT de uso civil del avión
FT_ALTEA.
En el ámbito de la observación de la tierra los UAV tienen múltiples aplicaciones
y posibilidades en el mercado civil:
Internet: distribución de señal gratuita de internet
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Cartografía: realización de ortofotomapas y de modelos de elevaciones
del terreno de alta resolución.
Agricultura: gestión de cultivos.
Servicios forestales: seguimiento de las áreas boscosas, control de
incendios.
Geología.
Hidrología.
Medio ambiente: estado de la atmósfera.
Control de obras y evaluación de su impacto.
Seguimiento de la planificación urbanística.
Gestión del patrimonio.
Seguridad y control fronterizo.
También se aprovecha la ventaja de que su duración máxima volando solo es
limitada por su combustible y por su sistema de vuelo, sin tener las limitaciones
correspondientes a tener tripulación.