Source: https://es.scribd.com/document/112028684/curso-gps
Timestamp: 2019-04-25 17:00:59+00:00

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Cargado por Estuardo Enrique Jó
Los sistemas de posicionamiento satelital son conocidos comúnmente por la sigla GPS, la que significa Global Position System, o bien "Sistema de Posicionamiento Global". Como su nombre lo explica, es un sistema que permite a los usuarios de todo el mundo conocer su posición con una exactitud increíble. Es además un sistema gratuito que asegura disponibi-lidad un 100 % del tiempo en toda la superficie del globo terráqueo. El sistema GPS es parte de la era espacial, pues su funcionamiento esta fundamentalmente basado en la actividad de un conjunto de satélites (llamado Constelación), que transmiten
continuamente a la tierra la información necesaria para el posicionamiento. El sistema GPS más comúnmente utilizado en las aplicaciones civiles, es el manejado por el Departamento de defensa de los Estados Unidos (DoD), el que consta de una de las constelaciones más numerosas. Su nombre es NAVSTAR. La cadena que permite el funcionamiento de este sistema consta básicamente de tres partes: • Los satélites, que generan la señal para el posicionamiento, estableciendo un sistema de referencia tipo "faros espaciales", que permiten calcular posiciones.
La señal, que transporta la información desde los satélites hasta el receptor, es unidireccional para los usuarios, ya que el receptor de GPS no transmite ningún tipo de señal al satélite. Los usuarios, que son quienes poseen un receptor de la señal GPS, el que hace el cálculo efectivo de la posición y entrega además multitud de funciones que facilitan la navegación.
Un cuarto segmento a ser considerado, es el sector de control, que con estaciones a lo largo de todo el mundo
monitorea y constantemente envía información a los satélites para que estos la transmitan a los usuarios, entregando datos precisos y actualizados. El sistema de GPS, fue diseñado con el propósito de permitir a usuarios en tierra, conocer un único dato: la posición, y son los receptores los que calculan información derivada de ésta tal como la velocidad, errores, etc. Además existen hoy numerosos modelos de receptores que entregan valiosas herramientas para la navegación, tanto terrestre, como marítima y aérea.
resulto ser de 15 cm. De todos los puntos en que podíamos estar, ¿cuáles están a 15 cm de b? Los puntos a 15 cm de b, forman otra circunferencia, ésta en torno a b y de radio 15 cm. Luego los puntos que están a 10 cm de a y a 15 de b, son aquellos en los que ambas circunferencias se interceptan.
En tres dimensiones la situación es análoga. de radios 10. Donde nuestra posición está ahora perfectamente determinada en el único punto donde se interceptan las tres circunferencias entorno a a. por ejemplo 10. Una analogía sencilla: La distancia recorrida por un auto que viaja a 60 Km/h en 3. es necesario conocer de algún modo la distancia a cada satélite. viajan a la misma velocidad que esta última. son necesarios 4 puntos de referencia para determinar una posición. aunque en la realidad suposiciones de sentido común nos permitirán prescindir de una de dichas referencias. pero en la realidad nuestros puntos de referencia se mueven a 15. El segundo punto clave es el de conocer la distancia al satélite.Resulto ser de 8 cm. o bien 1.4 horas es: 60 [Km/h]· 3.000 Km de radio.000 Km/h. Luego conociendo la distancia a un segundo punto sabremos que estamos en algún lugar de la circunferencia que resulta de interceptar dos esferas. así entonces.000. lo que no es un tema menor.000 kilómetros por segundo. multiplicado por la velocidad con que viajó.000 Km. Prosigamos con el posicionamiento. entonces si yo la .4 [h] = 204 [Km] Más adelante estudiaremos como podemos nosotros saber el tiempo de viaje de la señal. Los puntos de referencia en el caso GPS son los satélites. Consigamos otro punto de referencia a distancia conocida. b y c. así el camino recorrido por la señal (distancia al satélite) será el tiempo que tardo la señal en dicho recorrido. por ser de naturaleza electromagnética al igual que la luz. Así podemos ver que para el caso tridimensional.000 Km/h. pues en el papel del primer ejemplo los puntos estaban fijos. por lo que resultará imprescindible un mecanismo que nos permita conocer con extraordinaria precisión la posición en el espacio de cada satélite y en cada momento. nuestra posición queda restringida a la superficie de una esfera centrada en el punto de referencia y de 10. para esto nos basamos en el hecho de que las señales del satélite. nuestra escena aparecería del siguiente modo.080. Podemos notar que con dos puntos a distancia conocida vamos un paso más atrás que en el caso bidimencional. y su posición. la esfera en torno a éste punto cortará nuestra circunferencia en dos únicas posiciones. pues si conocemos la distancia a un punto. pues aún tenemos una gran incerteza respecto a nuestra ubicación. así para que el sistema funcione como recién señalamos. 15 y 8 cm respectivamente. Por ahora podemos entenderlo del siguiente modo: La señal trae consigo la siguiente información "fui emitida a las 15:45 h". es decir a 300. Aquí solo un cuarto punto de referencia nos permitirá discernir cuál de esas posiciones corresponde a la verdadera.
por lo que podemos descartarlo y suponer que estamos situados en el otro punto. Esperando que hasta este punto las bases del posicionamiento queden claras. como vimos.recibo a las 15:46 h significa que el tiempo de viaje fue de un minuto. queda restringida a dos únicos puntos. . Sin embargo ya veremos como un cuarto satélite nos permitirá coordinar los relojes para obtener una extraordinaria precisión en los cálculos. Sucede que al momento de conocer nuestra distancia a tres satélites. la posición. solo falta explicar por que en algunas oportunidades no es necesario un cuarto satélite para determinar una posición. uno de los cuales suele estar a una altitud descabellada.
Las 24 órbitas se disponen sólo en seis planos orbitales. pues el sistema fue creado originalmente para uso militar. que el sistema de GPS estaría a disposición de todos los ciudadanos. además para lograr la cobertura deseada son necesarios aún más satélites. Los satélites siguen órbitas en torno a la Tierra.UU.Los Satélites Los satélites cumplen la fundamental labor de transmitir la señal para el posicionamiento a los usuarios en tierra. Como ya hemos visto son necesarios varios satélites para calcular una posición. Estas órbitas están en planos inclinados en 55° respecto del plano del ecuador terrestre. Actualmente existen receptores que trabajan de manera conjunta con NAVSTAR y GLONASS. y entre ellas están inclinadas en 60° (6 · 60° = 360° = circunferencia completa). Todo este conjunto de satélites trabajando de manera coordinada es conocido con el nombre de constelación. ve pasar un satélite cada 3 horas. "Accesibilidad selectiva"). NAVSTAR consta en principio de 24 satélites que dependen del Departamento de Defensa de los EE.2 Km de altitud. este dispuso a principios de 1980 (el primer satélite fue lanzado en febrero de 1978). pero tomando las precauciones necesarias para evitar el mal uso de esta tecnología (SA. sin embargo también esta operativa GLONASS a cargo del gobierno Ruso. . pero en la proclamación presidencial de Ronald Reagan. La más comúnmente utilizada por receptores civiles es la Norteamericana NAVSTAR. y la unión europea también esta en proceso de terminar su propia constelación: GALILEO. logrando una mayor cobertura y precisión. y así cada punto de las seis órbitas. y con un periodo de 12 horas.. de forma que en cada uno de ellos hay cuatro satélites. a 22. De esta forma los observadores que se encuentren a latitudes mayores que 55°.
y otra para transmitir continuamente a los usuarios. una para recibir información desde el sector de control. 39.80 % del tiempo. 8 o 9 satélites.nunca tendrán un satélite de la constelación NAVSTAR sobre sus cabezas. y su tamaño es de 5. Por lo que el 90 % del tiempo observaremos entre 7 y 9 satélites. Poseen además paneles solares para abastecerse de energía eléctrica. 6. lo que hace con una potencia de 50 Watts.01 % del tiempo. . sin embargo es más frecuente observar 7. 0. Esta información es transmitida por las estaciones de control a los satélites. las que vigilan sus trayectorias y generan la información que los usuarios deben conocer para poder calcular con exactitud la posición de cada satélite en el espacio. (siempre en aumento) podemos calcular que con 24 satélites un día promedio. < 0.01 % del tiempo.31 % del tiempo. Los satélites de NAVSTAR son continuamente monitoreados por estaciones a lo largo de todo el mundo.77 % del tiempo.13 % del tiempo 27. Poseen dos antenas. La vida de los satélites oscila entre los seis y diez años. A pesar de que el número de satélites varía con los años.2 m de punta a punta con los paneles solares extendidos. 23. Y un reflector láser que permite un preciso seguimiento por parte de las estaciones de control y monitoreo. 2. Con ésta configuración se logra que siempre se observen al menos 4 satélites. Cada satélite tiene un peso de 908 Kg.41 % del tiempo. En la siguiente figura podemos ver la distribución homogénea en longitud de las distintas estaciones de control. 0.04 % del tiempo. observaremos: 4 satélites 5 satélites 6 satélites 7 satélites 8 satélites 9 satélites 10 satélites 11 satélites 12 satélites 0. para que estos mismos las hagan llegar a los usuarios. el más duradero fue el SVN-3 que operó durante trece años y medio. desde cualquier lugar y en cualquier momento.55 % del tiempo.
un mismo Almanaque es transmitido de manera simultánea por toda la constelación. el numero de identificación del satélite al que se va a referir. y la que contiene los parámetros necesarios para calcular la posición del satélite en el espacio. Esto es aquella que nos permitirá conocer la distancia al satélite. el tiempo de aplicación del la información (en segundos y equivalente a unos cuantos días) y una serie de datos orbitales que permiten calcular la posición del satélite en cualquier momento. éste usa la información contenida en el último almanaque obtenido para plotear la pagina de inicio (ver figura). pero principalmente para saber cuáles de los satélites son más factibles de conectar desde su posición estimada (o ingresada aproximadamente por el usuario) y así agilizar el proceso de adquisición de satélites.3652766942E-0001 Rate of Right Ascen(r/s): -8. pero sin la precisión necesaria para el posicionamiento.1536376953E+0003 Right Ascen at TOA(rad): -5.2823086977E+0000 Af0(s): 2. Éstos son • El Almanaque • Las Efemérides El Almanaque es aquel que contiene la información orbital de todos los satélites operativos. el índice de salud de dicho satélite. es la encargada de llevar del satélite al receptor toda la información necesaria para el posicionamiento.0000000000E+0000 week: 88 Donde se indica la fecha en semanas.0800592303E-0001 Mean Anom(rad): 1. Para esto último existen dos conjuntos de datos independientes y complementarios.La Señal La señal. .2549701184E-0002 Argument of Perigee(rad): 4. por lo que cada vez que encendemos un receptor. Un mismo Almanaque es válido por un periodo largo de tiempo. Dado que el Almanaque contiene información de todos los satélites. Un almanaque contiene la siguiente información para cada satélite (esta fue extraída directamente del almanaque de un GPS en funcionamiento) **** Week 88 almanac for PRN-5 *********** ID: 5 Health: 0 Eccentricity: 2.3347200000E+0005 Orbital Inclination(rad): 9.1374817995E-0009 SQRT(A) (m^1/2): 5. con ésta el receptor puede calcular la posición de toda la constelación en un momento dado.9659271240E-0004 Af1(s/s): 0.7461051940E-0003 Time of Applicability(s): 2. es decir permite conocer a grosso modo la configuración actual de la constelación.
• Luego trata de encontrar la señal de los satélites elegidos. Ambos comenzaron al mismo tiempo (esta afirmación incluye una complejidad adicional que luego explicaremos). puede darse cuenta de que los datos que tiene en memoria son aún válidos. dado que conocemos la velocidad a la que viaja. .Las Efemérides. que por su forma azarosa. en lo que tardara un mínimo de 30 segundos y un máximo de 40 si no hay ningún problema al recibir cada paquete de información. lo que nos permite calcular el tiempo de viaje de la señal como el desface entre la secuencia recibida desde el satélite y la reproducida por el receptor. Las Efemérides completas se transmiten cada 30 segundos en paquetes de 10 segundos. la mayoría de los receptores buscan actualizaciones cada 30 minutos. y sin duda la más importante. Es decir. Esto se resuelve a través de un ingenioso sistema. en tierra. de esta manera lo que hace nuestro receptor es: • Con el Almanaque estima con que satélites se podría comunicar. con Luego. Sin embargo a la hora que baja un paquete. Como vimos anteriormente éste problema se puede reducir al de conocer el tiempo de retardo de la señal. es conocida como código pseudoaleatoreo. La segunda función de la señal. es la de entregar un mecanismo para calcular la distancia al satélite. y se le envían para que el mismo satélite 21 se las transmita a todos sus usuarios. • Una vez encontrada comienza a bajar las efemérides de dichos satélites. Son calculadas en las estaciones de control y enviadas a cada satélite en particular. El satélite está continuamente "cantando" una extraña secuencia de pulsos "on" "off". son correcciones de enorme precisión al almanaque. • lo que ya no necesita seguir bajando el resto de las efemérides. Son específicas de cada satélite y permiten calcular su ubicación con la precisión necesaria para el posicionamiento. secuencia única para cada satélite. Una vez adquiridas las efemérides de al menos tres satélites. Las Efemérides son constantemente actualizadas. podemos comenzar a calcular nuestra posición si es que la calidad de la señal y la geometría de los satélites lo permite. se calculan las Efemérides del satélite 21. el receptor internamente "canta" la misma secuencia.
Así. (principalmente militar) y mucho más preciso que el anterior.UU. esto sin afectar al resto del planeta. La primera banda llamada L1 está a 1575.UU. degradaba considerablemente la precisión de los posicionamientos alterando las efemérides.. si encontramos que el desface x es por ejemplo de 0.08 segundos. y transmite el "servicio de posición estándar" o SPS (Standard Positioning Service). la que estubo expuesta al SA (Selective Availability ). La segunda banda llamada L2 transmite el "servicio de posición exacto" o PPS (Precise Positioning Service).000 [Km] Donde 300.08 [s] · 300. Provee de precisiones muy Los satélites emiten las señales en dos bandas dentro del rango de las microondas. Sin embargo. asociados y algunos civiles aprobados). pues han demostrado ser capaces de denegar el acceso a las señales GPS a los países que no sean de la OTAN. a este protocolo sólo tienen acceso los receptores autorizados (militares de EE. pues el SA fue desactivado. La seguridad sigue siendo controlada. se diferencian en que uno es público y menos preciso. sin intenciones de aplicarlo nuevamente. que es la señal de uso civil. disminuyendo los errores de refracción atmosférica.000 [Km/s] es la velocidad con que viaja la señal (velocidad de la luz). superiores dado que entre otras cosas trabaja a doble frecuencia.000 [Km/s] = 24. que por seguridad. . la distancia al satélite será: 0.42 MHz. mientras que el otro es de uso restringido. por el DoD de los EE. Cada banda transporta un servicio de posicionamiento. el performance de los posicionamientos civiles se incremento considerablemente partir de las 12:00 pm del primero de Mayo del año 2000.
Todo esto abrirá grandes expectativas. . Sin embargo para poder trabajar con más de una frecuencia. Sin embargo esto es muy inferior a los estándares del PPS. la posición que habíamos calculado no se ubicará sobre la esfera imaginaria en torno al cuarto satélite y del radio encontrado. calcularemos la distancia que nos separa de él. pero el concepto es idéntico). Es decir. ya que la precisión de estos sistemas sería suficiente para guiar autos.Desde entonces es fácil obtener precisiones inferiores a los 10 metros. (el procedimiento lógico seguido aquí no es exactamente el correcto. tras encontrarnos que la diferencia aumentó. tendrán que ser remplazados los actuales receptores por unos capacitados para manejar esta nueva tecnología. pero esta estará algo equivocada pues la distorsión en la hora del GPS produce errores al calcular tanto la distancia como la posición de los satélites. Luego seguimos modificando nuestro reloj hasta encontrar el ajuste que minimiza la distancia a dicha esfera. Sin embargo. pues sin ello no se puede suponer que ambos empezaron la secuencia del código pseudoaleatoreo de manera simultánea. etc. ¿Cómo logramos esto? Por el lado del satélite es fácil pues estos poseen relojes atómicos de Cesio y Rubidio de precisiones superiores a 0. y supongamos que encendemos nuestro GPS en el campo. probamos restar un pequeño intervalo de tiempo al reloj. el DoD pretende implantar señales abiertas en doble frecuencia durante el año 2003. seguir objetos de valor. Éste se conectará primero a tres satélites. y será este ajuste el que nos sincroniza con los relojes atómicos de los satélites. Encontraremos por ejemplo que la distancia que nos separa ahora de la esfera es de 250 metros. Pues hasta el momento podemos conocer nuestra posición bajo el supuesto de que los relojes del receptor y el satélite están perfectamente sincronizados. hacemos nuevamente los cálculos y encontraremos por ejemplo que ahora estamos sólo a 170 metros de la esfera. Luego nos conectaremos con un cuarto satélite. podemos intentar sumar un pequeño intervalo de tiempo al reloj del receptor y hacer todos los cálculos nuevamente. pues éste funciona con dos frecuencias simultáneamente. Luego asumiendo que nuestro principal error está dado por el tiempo. Es ahora el momento de discutir el problema no menor de la sincronización de relojes. con lo que determinará su posición. De este modo logramos transformar un económico GPS en un verdadero reloj atómico. parecería que estamos a una distancia (por ejemplo 200 metros) de dicha esfera. personas ciegas. luego lo aplicaremos a nuestro receptor y con él realizaremos todos los cálculos. sin embargo el reloj de nuestros receptores no es mucho mejor que los que muchos de nosotros usamos en nuestras casas. Incluso se está pensando en incluir una tercera frecuencia que empezará a emitirse durante el año 2005.0000000000001 segundos (10-12). Esto permitirá a los GPS civiles tener la misma precisión que la de los militares. pero debido a nuestros errores. ¿Cómo lo solucionamos entonces? Asumamos el error en el reloj de los receptores.
lo podemos ver si pensamos que se obtienen posiciones con errores inferiores a 10 metros.Notemos que la precisión alcanzada es increíble. .00000003 segundos. se produciría un error en la estimación de la distancia de 100 metros más para un satélite dado. mientras que un error en el retraso de la señal de 0.
Podemos de alguna forma relacionarlo con el concepto geométrico señalado por el volumen del sólido (imaginario) que tiene como vértices a los satélites (en uso .El Receptor El Receptor. DOP. millones de ellos y es sistema jamás se recargaría. y que tiene la labor de "escuchar" a los satélites. El cálculo del error es algo bastante complejo y hasta algo "esotérico" para algunos. La función base del receptor es la de calcular su posición. o simplemente GPS. Usualmente estos nombres son cortos (6 a 8 caracteres). es comúnmente llamado EPE y se refiere a un valor estimado del error horizontal. como su nombre lo dice. Pero la realidad es que prácticamente todos los receptores entregan un error asociado a la posición (dato que puede llegar a ser tan valioso como la posición misma). de echo funcionaría tan bien como si hubiera sólo un receptor en todo el mundo. Es una secuencia ordenada de Waypoints. Tracklog. esto es. además de generar estándares para el manejo y funcionamiento de los distintos receptores. Diluición de la precisión. comúnmente constan de varias decenas de Waypoints. pues no emite nada. Así para facilitar el entendimiento del texto siguiente. tales como cálculos de velocidades. pero los actuales GPS disponibles para el público en general entregan una enorme cantidad de funciones. y sólo eso. este es un valor numérico asociado a la geometría de los satélites en el cielo. Se refiere a la trayectoria registrada y almacenada por el GPS. Error estimado en la posición. que describen a grosso modo una trayectoria dada. las coordenadas que entrega el GPS. etc. contando con varios cientos y hasta miles de puntos. Ruta. se puede entender como que si el EPE es de 18 metros. esbozaremos aquí un pequeño glosario. Junto con todo esto se ha acuñado toda una terminología que facilita la comunicación entre los usuarios de GPS. errores. Usualmente es de buena resolución. mientras más bajo sea su valor: mejor.. trayectorias. o punto de ruta. por lo tanto la Tierra podría estar "tapizada" de receptores. longitud y a veces altitud) asociadas a un cierto nombre asignado por el usuario. Track. es el eslabón del sistema a cargo del usuario. EPE. Éste consiste en un set de coordenadas (latitud. sin embargo muchos receptores permiten también asociar un breve comentario e incluso un icono. realizar todo el proceso de triangulación que hemos descrito además de las correcciones pertinentes. De este modo el receptor GPS.. • • • • • Waypoint. más sencillo sólo calcularía su posición. de hecho los satélites no se dan cuenta de la existencia de los receptores. caen en realidad en un punto que muy probablemente esta dentro de un circulo de 18 metros de radio en torno a mí.
dicho volumen será bajo y el DOP alto. muy separados el volumen será grande y el DOP bajo.para el posicionamiento) y al receptor. Pero es evidente que algunos componentes son comunes a todos. dado que las señales que han rebotado antes de llegar al receptor han recorrido caminos más largos y producirían errores en el posicionamiento. Además del tema de la sensibilidad es importante destacar el hecho de que no todos los receptores tienen idénticas capacidades de comunicación. en cambio si los satélites • estan. equipan sus distintos modelos de variadas partes y funciones. pues para el funcionamiento correcto del GPS la señal debe provenir directamente desde el satélite. el tema de la sensibilidad de la antena carece de importancia. La primera es que al contrario de receptores de radio y televisión. Al respecto de este hay algunas cosas que comentar. Lo realmente importante aquí es el algoritmo interno que maneja el GPS para discernir entre las señales directas de las indirectas. ver figura) . De este modo en la práctica se recibe una señal útil y un montón de señales fantasma inútiles y que no hacen más que confundir al receptor. Otros conceptos como Datum. Grid. . Partes y Funcionamiento Las distintas firmas fabricantes de receptores GPS. el tener una antena más sensible no aporta mucho más que nuevas y más débiles señales fantasma. por ejemplo el receptor mismo. Así si los satélites están muy alineados. Debido a éste fenómeno conocido como Multipath (caminos múltiples. y Uso horario los explicaremos más adelante.
luego al otro. básicamente el software interno (firmware) que hace los cálculos y maneja internamente el GPS.Así. En cambio el e-trex de la misma firma. Otro sector de la memoria almacena los datos de sistema del GPS. pues algunos modelos permiten conectarles una antena externa. Estos últimos abren la posibilidad de actualizar el Firmware del GPS. Y con colores o tonos de gris en la medida que esto no signifique un costo mucho mayor. lo que en realidad hace es "escuchar" a un satélite. la posibilidad de comentar los Waypoints. Pronto veremos la importancia que tiene esto. Esto ofrece evidentemente muchas ventajas. capaz de manejar hasta 8 satélites. lo que incidirá en cuántos puntos podremos almacenar. Respecto a la antena. Y varía considerablemente en tamaño entre unos modelos y otros. ésta siempre se puede editar. borrar. Por ejemplo. pues las especificaciones técnicas tienden a marear un poco más. Entre ellas la posibilidad de disminuir la época del GPS. escala de grises y color. luego al otro y así sucesivamente. El punto es sencillo. etc. Otra parte del Hardware común a la gran mayoría de los receptores es la pantalla y la memoria. Todos los GPS tienen un sector de memoria para la información del usuario. En principio nos va a importar la cantidad y si se pueden reemplazar los datos o no. etc. existen receptores monocanal y multicanal. resta decir que una de las diferencias importantes. pero dado que posee un solo canal de comunicación. su resolución y también de su capacidad para desplegar colores. tema que no es el punto crucial. mientras que en otros no. recae en la movilidad de la antena. cual será la resolución de los Tracks. esto es el tiempo que tarda en actualizar su posición. siempre que esto no obstaculice la maniobrabilidad del aparato. lo que significa que es capaz de "escuchar" a 12 satélites de manera simultánea. es decir. Respecto a la primera. El tema de la memoria es algo más complejo. el antiguo Garmin 38 es un receptor monocanal. posee un receptor multicanal de 12 canales paralelos. Lo importante es cuanta información nos puede entregar de manera simultánea y clara. es el equivalente a tener a 12 Garmin 38 trabajando en conjunto. lo que abre la posibilidad de ponerla en un lugar más accesible a la señal directa del satélite independiente de la ubicación del receptor mismo. Esta parte de la memoria es fija e irremplazable en algunos modelos. Esto dependerá básicamente del tamaño de la pantalla. pero también la de que por algún error la . En el mercado podemos encontrar pantallas en blanco y negro. comúnmente se suele subestimar su importancia. buscar las pantallas de mayor resolución y tamaño.
pero mientras el GPS está apagado nos interesa también que el tiempo corra con buena precisión para facilitar los ajustes durante el próximo encendido. señalando la posición de los datos de voltaje (566 = 5. se nos entrega información acerca de nuestra velocidad y rumbo. un error durante este proceso puede dejar el receptor completamente inutilizable.memoria se borre o falle parcialmente dejando inutilizado el GPS. Para esto además de dotar a los receptores de buenos relojes. cuatro segundos después toma otra y calcula una velocidad que es en realidad la velocidad promedio durante los cuatro segundos pasados. Imaginemos que mi GPS toma en este momento una posición. y temperatura (grados Como ya sabemos el sistema GPS. muestra que los que traen fijo este sector de la memoria no permiten la actualización pero son en general más confiables. aquí mostramos por ejemplo la de un Garmin III plus. Podemos ver que esta información existe internamente en nuestros GPS. Similar razonamiento. El GPS calcula el primero mediante el sencillo procedimiento de tomar la distancia entre dos posiciones consecutivas y dividirla por el tiempo que tardamos recorrerla. como ya vimos de corregir desviaciones en la hora. Hasta aquí parece no haber inconvenientes. se considera el hecho de que la marcha de estos relojes varia si cambiamos el voltaje de la pila o si variamos la temperatura del oscilador. En este GPS cuando yo miro la posición estoy viendo datos con una antigüedad máxima de 4 segundos. si entramos en esas secretas páginas de diagnostico. Mientras el GPS está efectuando posicionamientos hay modos. pero en la práctica. cosa que no sucede con la velocidad. Como ya hemos comentado antes. el tema de la exactitud del reloj resulta ser crucial. los que permiten hacer correcciones a la marcha del tiempo eliminando así la influencia de estos parámetros. Supongamos ahora que tenemos un GPS con unos 5 años de antigüedad. Por esto a los receptores se les incorpora un voltímetro y un termómetro. luego debo esperar cuatro . vemos que además de eso. Vale la pena destacar el hecho de que la actualización del Firmware puede ser útil en el sentido de que las últimas versiones de estos programas internos suelen traer algunas funciones nuevas y corrigen errores de versiones anteriores. pues a pesar de que normalmente resulta bien. nos permite conocer solamente nuestra posición (lo que ya es bastante). Pero el hecho mismo de actualizarlo es un tema delicado. monocanal con una época de 4 segundos (recordemos que éste es el tiempo entre dos cálculos sucesivos de posición).66 volts) Celsius).
por lo que la información entregada no tiene antigüedades mayores que 2 segundos. . Con lo anterior podemos ver la importancia que tiene la época de un receptor en las aplicaciones dinámicas. de modo que puedo llegar a ver información con hasta 8 segundos de antigüedad. los más modernos GPS suelen tener épocas de 1 segundo. tiempo bastante razonable. efecto que se hace más evidente con cambios bruscos de velocidad. Notemos que 8 segundos es bastante tiempo para estos efectos.segundos más para que dicha velocidad se actualice.
pues cuando la presión sube especialmente si trabajamos en escalas de tiempo de minutos. La primera es que cuando estamos estáticos. se espera que el tiempo mejore. permitirá además calcular velocidades de ascenso y descenso con una precisión jamás obtenida por los métodos satelitales que estamos utilizando.Distintos modelos de GPS. Me refiero a la incorporación de Brújula magnética y barómetro. hay otros dos que gozan de ser extremadamente útiles y relativamente sencillos. Así se obtiene una rica combinación entre dos medidas independientes de la temperatura. pues las medidas satelitales de altitud son en general bastante pobres debido a fenómenos que veremos más adelante. este último más común (varios modelos de Magellan y Garmin). por lo que el dato barométrico le permitirá al GPS calcular su altitud con mayor precisión. como sabemos. las variaciones de presión. Luego. traen Hardware adicional. Por otro lado. es probable que empeore. es capaz de medir la presión atmosférica lo que tiene dos aplicaciones fundamentales. cuando nos estamos moviendo. El barómetro. una con mucho ruido . nos indicarán la posible evolución del tiempo atmosférico. mientras que si baja. hasta sistemas para transmitir e-mails mediante el uso de otras constelaciones específicas para esos propósitos. los cambios de presión serán debidos principalmente al las variaciones en nuestra altitud (ver figura) Entre los dos casos anteriores. Desde detalles como luz en la pantalla.
es la brújula magnética. Consideremos además que a velocidades pequeñas. Sin embargo el principal problema es que para pequeñas velocidades. analicemos los problemas de la brújula que incorporan los GPS basándose en el posicionamiento satelital. además este dato de rumbo. y muy seguido. Estas brújulas de partida señalan el rumbo en que nos estamos moviendo. tiene un precisión inigualable. como mientras caminamos. lo que dado el retraso de esta información (a veces mayor a 2 segundos) y los errores al calcular el rumbo. hacen que la "brújula satelital" sea absolutamente inútil en algunas situaciones. y la posibilidad única de señalar el norte real y no sólo el . a velocidades altas y sin cambios bruscos de rumbo. pero con importantes sesgos. para entender sus ventajas. El segundo accesorio que habíamos comentado. la diferencia de desviación (respecto a la posición real) de las mediciones consecutivas que usamos para calcular el rumbo. sufre retrasos de hasta 2 épocas. Sin embargo. (como viajando en automóvil). puede ser comparable (y frecuentemente lo es) con el desplazamiento realizado entre dichas mediciones.pero sin sesgos (GPS) y otra sin ruido. por lo tanto podemos obtener errores bastante grandes en el rumbo. es muy fácil cambiar de rumbo bruscamente. por ser (al igual que la velocidad) obtenido de una diferencia de posiciones. por lo que carecen de sentido cuando estamos detenidos.
Se puede ver las variaciones en dicha desviación (o declinación magnética). Parece necesario. bajo cierta velocidad (determinada por el usuario) y la satelital sobre ella. puede superar con creces los 45 grados. . pues la diferencia entre los nortes magnético y real. De hecho algunos GPS usan la brújula magnética. observando las curvas de una carta isogónica. hacer énfasis en la capacidad del GPS de señalar la dirección al norte real. que representan puntos de igual declinación magnética. En la figura de la página anterior se muestra una carta isogónica de Norteamérica.magnético.
algunas versiones simplifican el track actual antes de hacer el seguimiento. Los GPS que incorporan brújula magnética. Todo esto utilizando el dato básico obtenido por el GPS: La Posición. trayectoria determinada por un Track o una Ruta. la opción PROYECC. de forma que dado un Waypoint crearemos otro especificando la dirección y distancia a la que se encuentra del punto de referencia. además comúnmente calcula la desviación respecto a la ruta registrada. la distancia que resta por recorrer. la dirección que hay que seguir para llegar y nuestra posición actual. pues en muchas aplicaciones este dato como tal. y estima el tiempo que tardaremos en llegar a nuestro destino. En la imagen se muestra como un GPS e-trex summit en el que se ha activado la función Goto al punto A-ALFA. permiten determinar la dirección a un punto visible. muestra la distancia a dicho punto. .Utilidades de navegación Estas utilidades permiten registrar. el GPS señala continuamente el rumbo necesario para seguir una En la imagen se muestra la pantalla en un e-trex summit (posee brújula magnética) en la que se ha fijado visualmente el rumbo a un destino. y son las funciones de las que hablaremos ahora. Y digo básico y no principal. carece de importancia. por lo que queda al usuario sólo el estimar la distancia. las que le dan verdadera utilidad. almacenar. Algunas versiones además señalan la desviación respecto a la ruta recta ideal desde donde se llamo la función Goto hasta el punto de destino. ordenar y generar información útil para la navegación terrestre. Tracback En este caso. es decir norte real). marítima y aérea. Proyección de puntos Esta función permite crear un punto teniendo otro como base. calcula continuamente el rumbo y distancia desde la posición actual hasta el Waypoint señalado como destino. permite ingresar una distancia y con ello crear un punto a dicha distancia en dirección 292ºT (la T significa trae. Goto La función Goto (Go to = Ir a).
Muchas veces podemos además crear un waypoint en cualquier lugar que elijamos del mapa. esto es la evolución de la altitud temporalmente. máximas y la longitud del track. y en algunos casos además traen un mapa de base. Cálculos astronómicos Éstos nos permiten saber la hora de salida y puesta de la Luna y del Sol. pueblos y un detallado perfil de la costa. pues nos permite visualizar la distribución espacial de los waypoints que tenemos registrados. lo que muchas veces es útil. es una función de suma importancia. Nearest Función sencilla que busca en la base de waypoints los que se encuentren más cercanos a la posición actual. Perfil de altitud En los GPS equipados de barómetro. de la trayectoria que hemos recorrido o que tenemos que recorrer. mostrando las carreteras y arterias principales de las ciudades. En la imagen se muestra un ploteo sencillo del track VUELO en un e-trex summit. o a medida que avanzamos en el sentido horizontal. que muestra el perfil de la costa junto con los principales caminos y ciudades. señalando la distancia y dirección aproximada a la que se encuentra. está la opción de crear un perfil altitudinal de una trayectoria. En la imagen el perfil de altura del mismo track VUELO. . En la imagen se muestra el mapa de Chile central en un Garmin III plus.Ploteo Esta. Pantalla de un e-trex summit en donde se muestran los puntos más cercanos. este acepta mayores niveles de zoom. en el que se señalan las altitudes mínimas. muestra además todas las localidades.
Dentro de los actuales equipos Garmin. sacan frecuentemente provecho de la utilidad de las variaciones de presión como elementos de predicción climática. fenómeno aún más acusado luego de la desactivación del SA. por lo que en el caso de que alguno de estos objetos sea visible. Obviamente esta función es útil solo en los casos en que el usuario pasa inmóvil periodos de al menos unas cuantas horas. pues adjunta a la brújula "satelital" muestran las posiciones actuales de la Luna y/o el Sol. pues promediando posiciones durante algunos segundos o minutos el error disminuye considerablemente. Corresponde a la de un Garmin e-trex summit. La imagen muestra un Garmin III plus. el usuario podrá orientar correctamente la brújula del GPS y encontrar de manera fácil y económica los puntos cardinales. . ha logrado uno 6. Promediado de posiciones Esta función es de mucha utilidad para los que necesitan de gran precisión en la toma de coordenadas. Para esto generan gráficas de la presión durante un periodo largo de tiempo. Cálculo de áreas Algunos GPS. permitiendo al usuario ver claramente la tendencia que lleva y con ello la que seguirá el tiempo atmosférico. En la parte inferior de esta imagen se muestra una gráfica de seguimiento de la presión atmosférica durante 12 horas. Distancia y rumbo Función sencilla que nos permite saber la distancia entre dos waypoints y la dirección de uno al otro.Algunos GPS sin embargo sacan un provecho mucho mayor de estas funciones. Gráficas de presión Los GPS dotados de barómetro. que poseyendo un EPE de 9 metros. entregan la opción de calcular el área de un polígono cuyos vértices son los puntos de una ruta o track. uno de los pocos que incorpora esta función es el GPS 12.5 metros luego de promediar 32 medidas distintas.
pero sin duda aquí hemos hablado ya de las más importantes. el rumbo al que se encuentra y la distancia que nos separa y. Estas bases de datos incluyen las coordenadas y a veces altitudes de cada ciudad o pueblo.Bases de datos Algunos GPS. Esto suele ser útil para quienes utilizan el GPS como guía en sus viajes interurbanos. . Sería imposible enumerar todas las funciones que hay en todos los modelos de GPS. traen de fábrica bases de datos con localidades de todo el mundo. Se muestra por ejemplo la ciudad de San Felipe. que tipo de localidad es (ciudad pequeña). por supuesto sus coordenadas. Los que traen mapas suelen incluir todas las que aparecen en los mismos. En la imagen se muestra la pantalla de acceso a la base de datos de localidades. El país al que pertenece.
veamos que la coordenada medida .GPS y Mapas Hasta antes de la aparición de los actuales GPS. pero ¿Cómo se define una posición? En un mundo de tres dimensiones como el en que vivimos son necesarios tres números para definir una posición en el espacio. Teniendo esto resulta razonable tomar el plano perpendicular al eje de referencia y que contiene al centro de la Tierra como un plano de referencia también natural. Estos números. el que será nuestro primer punto de referencia u origen. líneas o planos respecto a los cuales señalar la posición de otros puntos cualesquiera. donde será negativo. los que son incluso hoy en día la fuente primordial de información acerca del relieve y geografía. Ahora que tenemos casi listas nuestras referencias. Este plano se llama plano del ecuador o simplemente Ecuador. Hasta ahora hemos hablado de determinación. como la distancia al centro. por lo que podemos ocupar su eje de rotación como un eje de referencia natural. toda la información geográfica estaba contenida en mapas impresos. llamados coordenadas. En el caso de la Tierra. y los puntos de este plano que están en la superficie de la Tierra forman la línea del ecuador. en el que éste ángulo será positivo y al otro Sur. y otros sistemas digitales. pues además poseen ambos enormes virtudes que en conjunto son tremendamente poderosas. el único punto que es claramente especial e identificable es el centro mismo de la Tierra. Así. Esto hace evidente la enorme necesidad de saber compatibilizar ambos sistemas de manejo de información geográfica. lo primero que hay que hacer es ver que puntos son útiles como referencias. toman como referencia otros puntos. por lo que su valor iría entre 0 y 90 grados en cada hemisferio. dado que posee una forma aproximadamente esférica. comencemos a definir nuestras coordenadas. Luego usaremos el hecho de que la Tierra gira. Aterrizando un poco lo hasta aquí dicho. pero para distinguir un hemisferio del otro llamemos a uno de ellos Norte. a la hora de establecer un sistema de coordenadas. registro y manejo de posiciones. Mirando el dibujo aparece razonable definir la primera. luego la siguiente podría ser un ángulo que se mida desde el ecuador hacia el eje de rotación.
n. el problema es que no es posible encontrar un punto de referencia natural para definir el cero de Longitud. Así entonces. de 0 a 180 grados (ver figura).0" 650 m. y Polo Sur al punto donde la hace en el hemisferio Sur. vale cero en su superficie y es positiva hacia fuera. La historia decidió que éste fuera el observatorio real de Geenwich. por lo que la reescalamos de manera que siga midiéndose desde el centro pero valga cero en toda la superficie. la Longitud se medirá desde Greenwich hacia el este y el oeste. llamemos Polo Norte al punto en que el eje de rotación corta la superficie en el hemisferio Norte. la Latitud se mide desde el ecuador hacia los polos. por lo que se debe tomar uno arbitrariamente. simplemente especificando el hemisferio sobre el que se encuentra el punto señalado (frecuentemente con una N o una S). Llama la atención el hecho de que para la altitud se especifique explícitamente es sistema de referencia. Donde m.1" W 070º 02' 24.m. Sin embargo suele obviarse el signo.1 segundos".s.90 grados en el hemisferio Norte o Sur respectivamente. En el caso de la latitud (análogo al de la longitud) la coordenada se lee: "Latitud sur 30 grados 12 minutos y 18.n. significa "metros sobre el nivel medio del mar". y para la Latitud y Longitud no. así las mismas coordenadas de arriba. Pero antes de preocuparnos de eso. llamado elipsoide.m.m. Así. de forma que vale 0 grados sobre el ecuador y + o . un minuto corresponde a un sesentavo de grado y un segundo a un sesentavo de minuto.m. donde de manera similar que con el tiempo (horas. Longitud y Altitud. que será diseñado para que se aproxime lo mejor posible a la superficie de los océanos. tendremos que inventarnos un modelo de superficie. la llamaremos Latitud. una posición está determinada por su Latitud. será un ángulo medido sobre el ecuador. dado que la superficie de la tierra es irregular. Luego. Esta coordenada la llamaremos Altitud. La siguiente coordenada de la que hemos hablado. las podemos ver escritas como .desde el centro resulta ser poco práctica. notemos que tanto para la latitud como la longitud se señalan con tres números en vez de uno. Por ejemplo: Latitud Longitud Altitud S 30º 12' 18. de forma que será positiva sobre ella y negativa por debajo.s. minutos y segundos). recordemos que se mide desde el centro de la Tierra. y dado que definimos ya hemisferios Norte y Sur. Nuestra tercera y última coordenada la llamaremos Longitud. Luego.
las de igual longitud "Meridianos" y a las de igual altitud "Cotas de nivel" o simplemente "Cotas" (ver figuras).Latitud Longitud Altitud O bien S 30º 12.20501º Longitud W 070.m.m. pero es imprescindible dejar clara su vital importancia para la validez de las coordenadas.m.n. llamados DATUM.n. Latitud S 30. volvamos a nuestro tema pendiente: Por que las coordenadas de latitud y longitud no mostraban explícitamente su sistema de referencia. Ahora. la respuesta corta es "porque lo hicimos mal". Resta redondear un poco la terminología señalando. Nótese que los ceros de la derecha se incluyen a pesar de que no incrementan el valor de la coordenada. como por desgracia muy frecuentemente se hace.s.400' 650 m.04000º Altitud 650 m. que a las líneas de igual latitud se llaman "Paralelos". esto se hace ya que indican el nivel de precisión o resolución de la coordenada. producto del desconocimiento de estos sistemas de referencia.301' W 070º 02.s. Aquí no nos interesará saber con precisión que es el Datum. .m.
Es como decir a alguien que cierto objeto esta en el Km 56 de la carretera. lo que repercute en el hecho de que distintos países lo han hecho de distinta forma. Si el que recibe la información "le achunta" está todo bien.m.0" 650 m.n.s. que el más moderno y global. Para nuestro ejemplo anterior lo correcto sería Latitud Longitud Altitud S 30º 12' 18. generará errores en la posición que pueden legar a ser bastante superiores a 700 m.Resulta que definir exactamente donde se encuentra el eje de la Tierra. no son cosas triviales. de manera que hay que procurar que a la hora de llevar puntos del GPS al mapa o viceversa. el GPS este seteado con el mismo datum que se señala en el mapa.m. pero si no elige la carretera correcta puede ir a parar muy lejos. pero para quienes . Datum Porvisorio Sudamericado '56 Los GPS pueden funcionar con una enorme variedad de datums. y modelar la superficie. Así cada vez que entregamos una coordenada es IMPRESINDIBLE señalar a que datum está referida. dependiendo del datum. el ecuador. El datum con que los GPS trabajan por defecto es el WGS84.1" W 070º 02' 24. Así encontramos que Un mismo lugar sobre la Tierra puede tener muchas coordenadas distintas. Sin especificar qué carretera. pues si alguien la toma asignándole un datum erróneo. y han impreso sus mapas con distintos Datum.
es que la altitud mostrada en estos GPS es siempre la altitud (ortométrica) respecto al geoide WGS84. Es importante señalar que por desgracia los GPS de Garmin y muchos otros. se encontrarán que toda la buena cartografía esta referida a los Datums Provisorio sudamericano de 1956 (en el centro y norte de Chile) y el Sudamericano de 1969 (en el sur de Chile) y es así por que estos funcionan mejor que el WGS84 en sus zonas respectivas. los dos datum utilizados en los mapas Chilenos difieren en casi 370 metros. al guardar un Waypoint no registra la altitud. en que las mismas coordenadas se han ingresado referenciadas en el datum correcto y con cinco datums erróneos. Por ejemplo: En muchos. y el problema a mi juicio principal. Sudamericano Chile '63 WGS84 Europeo '50 Tokio Podemos entonces ver que en esta zona (segunda región).trabajan en Chile. referenciado con el datum Provisorio Sudamericano de 1956. . mostramos en la imagen de la página anterior un mapa. Para destacar la importancia de los datums. SEÑALEN BAJO QUE DATUM SON CORRECTAS. por lo que siempre la altitud del GPS va a diferir con la señalada en los mapas que utilizan un datum y geoide distinto al WGS84. Los Datums utilizados son: Correcto: Provisorio Sudamericano '56 Erróneos: Sudamericano '69 Prov. Insisto: CADA VEZ QUE ENTREGUEN COORDENADAS. hacen un tratamiento distinto de la altura respecto de las demás coordenadas. error que haría perder todos los beneficios del posicionamiento satelital. se muestran también las desviaciones que produce el error de datum.
trabajamos de manera más intuitiva señalando la posición de un punto. tiene errores. uno de ellos es el hecho de que al mirar las coordenadas geográficas de 2 puntos. como si estuviera compuesta de multitud de pequeños rectángulos con algunos cientos de kilómetros por lado. UTM significa "Universal Transverse Mercator" (proyección universal transversal de Mercator). y a pesar de que sabemos que la Tierra es redonda. Por esto. o sobre un mapa. en las zonas polares no se aplican las coordenadas UTM y son . la respuesta. los que son cada vez mayores a medida que nos acercamos a los polos. y por ser una aproximación a la realidad. se da porque la forma de la Tierra nos forzó. comúnmente nuestra cabeza trabaja con una Tierra plana. pues aproximan la superficie curva de la Tierra. pues a medida que nos acercamos a los polos. además de ser un numero complicado. debido a que ambas concepciones vienen a ser equivalente cuando nos restringimos a una porción no muy grande de terreno. los meridianos están cada vez más juntos. diciendo que está tantos metros al norte de alguna referencia y tantos al este de otra. Esta aparente falta de naturalidad de las coordenadas geográficas. es variable. Este es el hecho que aprovechan las coordenadas UTM. a distribuir nuestras coordenadas en una esfera. las distancias no resultan nada intuitivas.Coordenadas UTM y UPS ¿Por qué usar otro tipo de coordenadas si ya entendimos otras? La respuesta tiene bastantes fundamentos. es decir ¿cuánto es un minuto y tres segundos en distancia?. por lo tanto al utilizarla. por simplicidad.
nos centraremos en su estudio dejando las UPS para otra oportunidad. Luego volvemos ahora a dividir la Tierra. Notemos que todas las bandas anteriores a la N (de Norte) caen en el hemisferio Sur. desde la banda F a la K. señala sobre que división UTM están referidas ciertas coordenadas. esta vez en bandas paralelas a los paralelos. Primero dividimos la Tierra en 60 bandas paralelas a los meridianos llamadas husos. el segundo del 174ºW al 168ºW y así sucesivamente. . Las designaremos con letras de la C a la X (omitiendo la O y la I. Así el primer huso va del meridiano 180ºW al 174ºW. Dado a que la mayoría de la gente vive y trabaja en las zonas cubiertas por el sistema UTM. las comenzaremos a contar desde el paralelo 80ºS y tendrán un ancho de 8 grados a excepción de la banda 20 que tiene un ancho de 12 grados. estas tiene un ancho de 6 grados de longitud (6º · 60 = 360º). Las coordenadas UTM dividen al planeta en numerosas zonas que luego supondremos planas. Para hacer la división utilizaremos como base el sistema de coordenadas geográficas que ya conocemos. Una designación de zona de cuadricula. crearemos 20 bandas. una sería por ejemplo 18K o 19G. Los llamaremos por su número refiriéndonos así al huso 22 o al huso 54. y desde la N en adelante (incluyendo la N) lo hacen en el hemisferio Norte.reemplazadas por las coordenadas UPS (Universal Polar Stereographic). Chile está ubicado en las zonas (husos) 18 y 19. por su similitud a los números 0 y 1).
en el origen las coordenadas valen por definición 500 Km Este y 10. y cercano a 10.sur. pero el Easting vale siempre 500 Km sobre el meridiano central.000 Km en el ecuador. En cada zona. aunque sea a pedazos.s. todas las demás líneas no indican realmente la dirección norte. luego llamaremos meridiano central de la zona 18 al 75ºW. tampoco son verdaderas líneas este oeste. siendo cada vez más acusada esta diferencia a medida que nos alejamos del meridiano central. no afecta la coordenada de altitud.El sistema UTM. De este modo. . es el Easting. Así.m.118.n. estableciendo que vale 0 Km en el polo sur. Vale la pena señalar que el verdadero origen de una zona UTM es el punto donde el meridiano central corta al ecuador. el que se mide de sur a norte. es que la única línea de igual Easting que coincide con una norte . es aquella que recorre el meridiano central. y el Easting de 6. ésta reemplaza a la latitud. En éste sistema.000 Km Norte para el hemisferio sur (o 0 Km Norte para el hemisferio Norte). si hablamos con una resolución de 1 metro. en Chile. pero en el ecuador mismo vuelve a valer 0 Km. el Easting nunca va a ser negativo.414 m). Para entenderla. la desviación es cada vez más pronunciada a medida que nos acercamos a los polos. La segunda coordenada. Al suponer que la Tierra es plana. Aunque en realidad frecuentemente observaremos 19J 0399894 6657991 Datum Porvisorio Sudamericado '56 650 m. se llama Convergencia de cuadricula y se referencia al centro del mapa.m. hablemos un poco más de las zonas UTM. De el mismo modo las líneas de igual Northing. excepto aquella que coincide con el ecuador. pero si reemplaza la latitud y la longitud. Notemos que las zonas UTM son más anchas sobre el ecuador y cada vez más delgadas hacia los polos. los meridianos 78ºW y 72ºW delimitan la zona 18.m.m.s. Las coordenadas UTM de un punto dado se ven entonces de la siguiente forma (utilizamos aquí el mismo ejemplo que para las coordenadas geográficas) Huso 19J Easting 0399894 Northing 6657991 Datum Porvisorio Sudamericado '56 Altitud 650 m. el Easting en todo el meridiano central. por ejemplo. y en general nunca va a estar muy cerca de 100 ni de 1. Cada Zona esta delimitada por dos meridianos con 6º de diferencia. la latitud es reemplazada por el Northing. crece de este a oeste. Así dado que las zonas UTM más anchas tienen menos de 700 Km. estamos introduciendo errores.n.000 Km. Esta desviación viene debidamente calculada e informada en los buenos mapas. uno importante de conocer en especial cuando trabajamos con mapas que traen el Grid (o cuadriculado) en coordenadas UTM. vale 500 Km por definición (ver figura en página anterior). el Northing Siempre va a constar de 7 dígitos (pues en el paralelo 80ºS vale ya 1. De manera análoga. para seguir creciendo hacia el norte.
000 cm = 500 m = 0. Donde siempre los seis primeros dígitos son el Easting y los siguientes siete el Northing.000.000. el polo norte magnético se movió más de 80 Km y se situó en una posición aproximada de 79º 42' Norte y 106º 45' Oeste (en la referencia no se señalaba el datum. para variar). La cartografía nacional es común de encontrar en las escalas 1:1.000 1:250.000 1:500. esta señala la razón entre las longitudes medidas en el mapa y las reales. si un mapa es a escala 1:50. es claramente identificable a través de observaciones astronómicas.000. etc. O si un río tiene 10 pulgadas de largo en la realidad se extenderá por 500.7 Km = 7. las que se alinean con las líneas de campo magnético terrestre. Norte Magnético. en pleno océano glaciar ártico. milímetros.000 1:100.000 1:50. y 16 veces superior a la abarcada por un mapa 1:250. Nos daremos cuenta al usar GPS y/o mapas. si una quebrada aparece de 1 centímetro de ancho.000 Notemos que un mapa 1:1. . Por ejemplo. que a diferencia del geográfico no es un punto bien definido. Así. en la realidad tendrá 50.000 cubre una superficie 4 veces mayor que uno 1:500. a continuación hablaremos un poco de cada uno de ellos: • 650 m. Es decir.n.s. es la dirección que señalan las brújulas magnéticas. si no que más bien determina un área difusa que además está en continuo movimiento. que es el punto donde el eje de rotación terrestre corta a la superficie. significa que una unidad de longitud (pueden ser centímetros.000.) equivale 50. Otro elemento importante a la hora de trabajar con mapas es el concepto de escala.m. Este norte señala aproximadamente en la dirección del polo norte magnético. es la dirección en la que está el Polo norte geográfico.000 unidades en la realidad.000 y 100 veces superior que la de uno 1:100.000 pulgadas = 12.700 m = 12.m.000. pulgadas. desde el año 1999 al 2000.9 millas.Una forma más resumida e igualmente correcta sería 19J3998946657991 Datum Porvisorio Sudamericado '56 Norte. que existen distintos tipos de • Norte Real o Astronómico.5 Km.
• Norte de cuadrícula. esta es la dirección en que apuntan las líneas verticales en la cuadrícula de un mapa (líneas de igual Easting en el caso UTM). lo que sumado a que las variaciones de la declinación magnética son algo caóticas. . Este dato es frecuentemente señalado en los mapas (ver figura en página anterior).Generalmente resulta de mucho lo que permite estimar la declinación actual. estas muestran las líneas de igual declinación magnética sobre la superficie (ver figura en página 20). o bien declinación magnética. y debido a que cambia constantemente se señala también su variación anual. Sin embargo los datos muchas veces son bastante antiguos. Para una fecha dada podemos encontrar cartas isogónicas. su desviación varia de una carta topográfica a otra. interés conocer la desviación del norte magnético respecto al real. por lo que viene señalada en algunas de ellas. hacen difícil determinar este dato con precisión.
creados por particulares aficionados al mundo de los GPS y de la programación. Esto es un "Protocolo de comunicación". utilizaremos este medio para intercambiar información entre GPS's o bien entre un GPS y una herramienta de procesamiento digital externa.Interface La interface permite el intercambio de información desde y hacia el GPS. Hay desde los más simples con salidas de texto ascii. sin casarnos con ningún programa en particular. que intentaremos ser lo más generales posible. una calculadora. Lo primero que necesitamos para cualquiera de estas cosas. calcular áreas. Toda posibilidad de intercambio de información debe ir acompañada de un conjunto de convenciones que permitan una correcta comunicación y entendimiento de las partes involucradas. manejar grandes volúmenes de información. y finalmente hay también muchos. es por ejemplo aprovechar la enorme capacidad de almacenamiento de datos que tienen estas máquinas. pues existe multitud de programas capaces de hacerlo. La función más básica y evidente que podemos encontrar al conectar nuestros GPS a un PC. pero dejando en claro los conceptos y funciones básicas que todos tienen en común. Digitalización de Mapas Esto consiste simplemente en transformar un mapa común a algún formato digital. Gif o cualquier otra. algunos son desarrollados por las mismas empresas fabricantes de GPS's. distancias. mostrar sobre ellos los puntos y rutas obtenidas en terreno. permite también controlar pilotos automáticos en embarcaciones y muchas otras cosas. Como sinopsis del potencial básico del que trataremos. de manera más . algunos específicos de cada marca. Jpeg. como puede ser una Palm. En su forma más simple esto podría ser simplemente una imagen Tiff. esto no es nada difícil de encontrar. que permite una salida continua de información en tiempo real. con la que se puede hacer Moving Map (seguimiento en vivo de nuestra posición sobre un mapa). gratuitos y de muy buena calidad. lo que abre una enorme gama de posibilidades para el análisis y procesamiento de la información obtenida con nuestros receptores en terreno. diseñar nuevas rutas para luego descargarlas al GPS. Es por todo esto entonces. Nuestros GPS son en general compatibles con varios protocolos. o bien otros muy generalizados como el NMEA. Usualmente. un computador portátil o simplemente un PC. generar estadísticas y mucho más. cosa que siendo muy útil se ve apocada por el enorme poder que tienen las aplicaciones de manejo de información geográfica. otros son software comerciales de grupos independientes. Bmp. señalemos la posibilidad de digitalizar y calibrar mapas. es un software que sea capaz de comunicarse con el GPS.
ya estamos bastante avanzados. este formato resulta apropiado. es variable. Enfoquémonos entonces en el primer caso. es el de calibrar la imagen. pero para minimizar los errores en general se recomienda utilizar al menos cuatro puntos de calibración. dado que ahora basta descargar una ruta del GPS. para esto escaneámos el mapa procurando evitar utilizar los márgenes de la imagen. para plotearlo sobre el mapa. para el cual necesitamos sólo de un mapa y un escáner. pues son los más notoriamente distorsionados durante este proceso. en teoría dos puntos serían suficientes. Con esto. El siguiente paso.profesional estos serían mapas digitales en formatos vectoriales. los que permiten un manejo mucho mas flexible y completo de la información geográfica. esto es señalar al programa las coordenadas de distintos puntos de la imagen de manera que éste pueda calcular la fórmula de conversión que lleva pixeles a coordenadas geográficas o UTM. El formato a elegir para el almacenamiento. El primer paso es crear la imagen en sí. Mucha gente intenta crear una gran imagen uniendo varios trozos independientes. . y dado que los mapas tienen en general pocos colores. con un artefacto especial como lo es una mesa de digitalización. dado que conserva toda la resolución de la imagen disminuyendo exclusivamente el número de colores. pero tienen el gran inconveniente de que para su creación es necesario un largo y delicado proceso manual de digitalización. Podremos también señalar una serie de vértices sobre el mapa para calcular superficies o simplemente distancias. un track o un waypoint. editar un track y muchas otras funciones. ver la evolución en la velocidad. lo que resulta muy engorroso y da pocos frutos ya que buena parte de los software permiten un manejo ágil de pequeños mapas contiguos pero independientes. pero se recomienda el Gif. Podemos además observar gráficas altitudinales de una ruta. En síntesis es mejor trabajar con fragmentos de mapa que con grandes imágenes.
Pero finalmente resulta que dichas predicciones no entregan siempre buenas correcciones. Retraso atmosférico En los razonamientos anteriores. pues las microondas al igual que la luz. la Luna y el Sol. siempre supusimos que la velocidad de la señal era constante. (el 95% del tiempo). agregando con ello un error a las medidas del orden de 20 m para el SPS que funciona con una sola frecuencia. Además cada receptor tiene una resolución dada sobre la señal. Estabilidad estándar de la frecuencia En el segmento espacial del sistema GPS. Error en las Efemérides. disminuyen su velocidad al viajar por un medio material tal como el agua. cosa que no es completamente cierta. Estos efectos combinados pueden llegar a generar errores de 3 m un 95 % del tiempo. el vidrio o simplemente el aire (fenómeno llamado refracción). sumando con ello un "ruido" que degrada la calidad de la señal.5 m el 95 % del tiempo. a continuación comentaremos algunos de los principales errores. la respuesta natural es por que existen numerosos errores a lo largo del proceso. o de impactos con pequeños trozos de material o cualquier otra cosa que se pueda imaginar. además de ser influenciado por la gravedad de la Tierra. lo que impide distinguir pequeños detalles de ésta. Todo lo que en conjunto logra que el satélite sufra aceleraciones imponderables que incidiMultipath rán en las mediciones. la que a pesar de ser bastante buena. Este error produce en las mediciones desviaciones de aproximadamente 8. Aceleraciones desconocidas del satélite El satélite. Ruido y resolución del receptor Los receptores en sí generan radiaciones similares a las emitidas por los satélites. y de unos 8 m para el PPS. la frecuencia de la señal emitida por los satélites tiene una estabilidad dada. generando errores del orden de 2 m el 95 % del tiempo. .2 m hasta el 95 % del tiempo. llega a producir errores en las mediciones de hasta 6. es un error derivado de imprecisiones a la hora de seguir los satélites desde tierra y calcular las Efemérides que ellos retransmitirán a los usuarios. Esto es corregido mediante estimaciones teóricas del retraso de la señal basándose en un modelo atmosférico dado. Este. sufre aceleraciones provenientes de otros cuerpos celestes.Apéndice I Errores en el posicionamiento satelital Es importante preguntarnos por que nuestras mediciones no son exactas.
pues tal como es correcto decir que hay un error de 23 m el 95 % del tiempo también lo es decir que hay un error de 1 metro el 5 % del tiempo (por ejemplo. diremos solamente que el ruido y degradación de la señal producida por este fenómeno. Todos estos errores combinados a la acción de muchos otros menores. pero hay que tratarlo seriamente. el número no es real) o bien de 100 m el 1 % del tiempo (por ejemplo. . terminan por generar en las medidas incertezas de entre 16 y 23 metros (durante un 95 % del tiempo) para el SPS.Dado que ya hemos hablado de este problema. aportan a los errores de las medidas con desviaciones de hasta 2.4 m durante un 95 % del tiempo. y de 13 m para el PPS. Estos números son cantidades razonables como para establecer nuestra confianza en mediciones que supuestamente se realizaron con en EPE de 5 o 4 metros. El tema es delicado. consideremos también en todo caso que nuestros equipos pueden mejorar la precisión utilizando medidas redundante sobre muchos satélites (hasta 12 generalmente). el número no es real).
la configuración predilecta seria aquella en que uno de los satélites está justo sobre mi cabeza. De todo esto observamos dos cosas: La primera es que el receptor tendrá que elegir si privilegia la altitud o la posición horizontal a la hora de elegir sus satélites. Me explico: Si yo quisiera determinar una posición con gran exactitud. pues habla básicamente de que la geometría idónea para la determinación de posiciones horizontales es antagónica con la requerida para determinar altitudes. . como formando un gigantesco cuadrado. Además si llegásemos a captarlas estarían enormemente degradadas por los efectos de refracción atmosférica y multipath. Y la segunda es que la configuración idea para la determinación de altitudes es en general bastante impracticable pues las señales de los satélites muy bajos sobre el horizonte son las más débiles e incluso imperceptibles cuando hay árboles o montañas a nuestro alrededor. Todo esto entonces se confabula para generar el fenómeno que comentábamos respecto a la diferencia de precisión entre las lecturas de posición horizontal y de altitud. pero ¿A que se debe esto? La respuesta es más sencilla de lo que parece. Luego si mi intención realmente fuese determinar altitudes. la configuración ideal de los satélites (supongamos 4 para el ejemplo) seria aquella en que los cuatro satélites se encuentran a 45º sobre el horizonte y en direcciones opuestas del cielo. mientras que los otros tres forman un triángulo a muy baja altura sobre el horizonte (idealmente 0º). que los GPS obtienen al determinar altitudes generan errores mucho mayores a los de la posición horizontal.Apéndice II Problemas en la determinación de altitudes Es un hecho relativamente conocido.
.......................................................................................................................................................................................24 DoD....... transmisión..........17 G GALILEO......................................10 Eje de rotación.............33 Ecuador....14 Época.........................................................................................................................27 Gif.............................19..............................................34 Carta isogónica.......................................................................................................................35 Departamento de Defensa..26 ........................................................................ 17 Error...........................................................15 Almanaque...............................................................................................................8 F Firmware.................... 10 Efemérides.....................................................10 Constelación...........................35 D Datum..........................26 EPE..........11 Barómetro............7 Digitalización..16 B Banda.................n.................38 Escala..................................9 Altitud.16......................21..........9 ejemplo................................................................................................................................................................................................................................................................14 E E-Mail...........................................m............................................16 actualización....................................................................Indice A Accesibilidad selectiva......................................................... 11 Luz.....................................................40 Antena externa........9 Algoritmo....38 en la altitud.....................................................................................................................m..............................................27 Magellan..............26 resolución.................36 J Jpeg.......................................9.......................................................................... 9 Convergencia de cuadricula.............2 Grados....7 Garmin..........27 Gráficas de presión.................................19 Easting..........................28 Cotas de nivel........................................24 Grid...............................................................................................................19 Brújula satelital..............................................................38 devidos a la resolución del reeptor.....28 Cuadrícula......... 11 DOP...........................24 Cálculos astronómicos.........................................................36 L Laptop.........................................................................................20 C Cálculo de áreas...............14 Errores.................................................................................................................................7.........33 I Interfase.......34 Escáner......................................40 por aceleraciones desconosidas.........33 Coordenadas......................36 Brújula.........................................38 de multipath.............................................37 Campo magnético...............................................................2.....s.............................................................26 Efemérides............... Significado................................................................. 27 determinación.................................36 Distancia y rumbo.........28 errores..............29 Datum Sudamericano de 1969...................... L1...........................................................................................36 Latitud..........................19 Mapas.........37 Estaciones de control....................................................................38 de efemérides....................................................................................23 Calibración...........................................................................................................................23 Luz.5 M m..............26 Código pseudoaleatoreo...............30 Declinación magnética...........................................................................................29 Datum Porvisorio Sudamericado '56....................................................................................27 Luna.................................................................................................................................................................................................................................................22 GPS........................................................................................................................................... velocidad....11 L2....................................................................................................16 Geenwich..................... función..........5.......................................................................................7 Adquisición de satélites............................................................................................................................................................................................................................................... 24 Bmp............................................................................40 en la posición horizontal................. 35 Centro de la Tierra................................................................................................................................................38 por refracción atmosférica.......................19....38 por ruido del receptor................................................................................36 GLONASS....7 Goto..........27 Longitud......24 Brújula magnética.................................................................
.................. antenas...........................10 número observable...32 husos..................................................................................7............... astronómico..................................................................15 Sincronización.................................................31......7....................11 desface.........7............................................................................................27 Monocanal......................................................................................................22 Puntos de referencia...................... 24 Tiff.......................32 V Velocidad........................................................23 Plano del ecuador..........................................................................................Mapas vectoriales.12 Software...................................................................................................16 Mercator...........23 Polos.................... 26 Planos orbitales.......................................................................................................... bandas...........17 Tiempo atmosférico..............14 Triangulación..........................24 Protocolo de comunicación....................................................................................................................32 cuadricula..................14 S SA..............................................23 SPS..................................................16 Multipath.................................................27 Posición..................................................... desactivación..............................................................................................................................................................................36 Pantalla..............................................................................................22 Track.......5 R receptor.............................................................22 NAVSTAR.......................................................................................................................................................................................................................................................34 real......27 posicionami-ento.. 7............8 peso.............................33 zonas..12 salud............................................................36 Proyección de puntos..............................................11 T Termómetro........................................................................................................19...8 vida útil.......13 Relojes atómicos............................................................................8 Segundos...................................................................................................... 10...........19 Promediado de posiciones...............................................................................................................................................21 Northing........................................33 Meridianos...............................................................16 Paralelos............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. 9..............17 Palm.....................................................17 Voltímetro......................................................................................23 NMEA...31 Usuarios....................................................................................................................................................................................................................................................................................................7 Ruta...............................................................27 señal.................................................................5 Posicionamiento.............................................................................7 OTAN.................................................................................................................................................................................................9..............................................2.................................................................4 U Unión europea.7 UPS.....36 Sol...................................35 magnético.....................................................................36 Norte............................................................................6 precisión........................................29 .......................................................36 Perfil de altitud.......................................9 tamaño.......................................................................34 de cuadrícula...............................20 Rusia...............17 W Waypoint........... bandas..................................14 Tracklog...33 O Orbitas.................................................................11 Precisión.................................34 Norte real...11 P Página de inicio..................................................................................... 15 Señal...................................................................................................................16 Multicanal......................................................................................................................15...........................40 Reloj............................................................................................11 Satélite........................................28 Minutos.................7 Rumbo......28 PC.................................7 Ploteo................................................................ 8 Nearest................3 Receptor...... 24 SA.............................10 Sensibilidad.................................................................12 Ronald Reagan.......................7 geometría........14 WGS84.......................................................................................................8 relojes..............8 UTM....................................................... 15 PPS..31 Meridiano central...............................9 Páginas de diagnostico................................................................................3 Señal................................ 11...............................................................................................................12 Presión.......................... 40 N Navegación.......................................... 37 UTM................................17 Relojes.................................37 Memoria.....................8 satélites................................................................................................................................................................................2 Satélites....36 Tracback.........14 Refracción atmosférica................32 resolución.
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