Informe Nº 1 Geodesia

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE TOPOGRAFIA

INTRODUCCIÓN

El Sistema de Posicionamiento Global (Global Positioning System, GPS) nace en 1973 y queda oficialmente declarado como funcional en 1995. Es un sistema que inicialmente se desarrolló con enfoque de estrategia bélica pero a través de los años el gobierno de Estados Unidos decidió permitir el uso al público en general con ciertas limitaciones de exactitud.

El sistema “GPS” desarrollado por Estados Unidos, se ha incorporado masivamente a todo tipo de trabajos que necesitan de una precisión exhaustiva a la hora de determinar la posición en que se encuentra un barco, un avión, un coche, un explorador o un iceberg sobre nuestro planeta.

La base de este sistema consiste en un conjunto de satélites que en todo momento están describiendo una órbita en torno a la Tierra. Estos satélites emiten su señal durante las 24 horas del día. La recepción de varias de estas señales es lo que permite al GPS portátil (del tamaño de un transistor de bolsillo), calcular su posición en la Tierra. A mayor número de satélites "visibles" por el aparato, más precisos son los cálculos. Con sucesivas posiciones el receptor puede suministrarnos otros datos derivados, como nuestra posición exacta y relativa, la velocidad de navegación o desplazamiento, cómo debemos cambiar el rumbo para llegar a nuestro destino y otras opciones.

GEODESIA SATELITAL 1

http://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICO

http://www.monografias.com/trabajos11/basda/basda.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/tierreco/tierreco.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/trans/trans.shtml

http://www.monografias.com/trabajos36/signos-simbolos/signos-simbolos.shtml

http://www.monografias.com/trabajos15/origen-tierra/origen-tierra.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/frenos/frenos.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/comsat/comsat.shtml

http://www.monografias.com/trabajos7/esun/esun.shtml

http://www.monografias.com/trabajos5/tecgps/tecgps.shtml

http://www.monografias.com/trabajos7/posic/posic.shtml


OBJETIVOS

Los objetivos inmediatos del uso del “GPS”, son entre otros:

Permitir la determinación de la posición tridimensional de un punto sobre la faz de la tierra.

Mejorar la exactitud para la navegación terrestre, marina y aérea, para de esta manera proveer posicionamiento geográfico preciso en cualquier parte del mundo a usuarios en Tierra por medio del uso de receptores portátiles

Medición de movimientos telúricos por los geólogos

Monitoreo de monumentos o estructuras como puentes colgantes por ingenieros y guardia civil

Detección de la dilatación de magma de un volcán.

La observación de los movimientos de un iceberg.

Determinar las finas vibraciones terrestres y, en fin, cualquier fenómeno natural o creado por el hombre que presente algún movimiento, por más imperceptible que parezca.

FUNDAMENTO TEÓRICO

El sistema GPS funciona en cinco pasos lógicos: Triangulación, Medición de distancia, Tiempo, Posición y Corrección.



GPS map76CSx

a. Triangulación. La base del GPS es la "triangulación" desde los satélites

b. Distancias. Para "triangular", el receptor de GPS mide distancias utilizando el tiempo de viaje de señales de radio.

c. Tiempo. Para medir el tiempo de viaje de estas señales, el GPS necesita un control muy estricto del tiempo y lo logra con ciertos trucos.

d. Posición. Además de la distancia, el GPS necesita conocer exactamente donde se encuentran los satélites en el espacio. Orbitas de mucha altura y cuidadoso monitoreo, le permiten hacerlo.



e. Corrección. Finalmente el GPS debe corregir cualquier demora en el tiempo de viaje de la señal que esta pueda sufrir mientras atraviesa la atmósfera

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 posición y el reloj de cada uno de ellos. Con base en estas señales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y calcula el retraso de las señales (es decir, la distancia al satélite).

Por "triangulación" calcula la posición en que éste se encuentra. En el caso del GPS, la triangulación —a diferencia del caso 2-D que consiste en averiguar el ángulo respecto de puntos conocidos—, 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.

EQUIPO USADO

GPSmap76CSx


http://es.wikipedia.org/wiki/Triangulaci%C3%B3n


Partes



PROCEDIMIENTO

A) Funciones del teclado:

Teclas zoom IN/OUT



Desde la página del mapa púlselas para hacer un zoom in o out. Desde cualquier otra página, púlselas para desplazarse para arriba

o abajo en una lista.

Tecla FIND (Buscar)/MOB

Púlsela y suéltela en cualquier momento para visualizar la página del menú Buscar.

Manténgala pulsada para MOB.

Tecla de ENCENDIDO

Manténgala pulsada para encender o apagar el equipo. Púlsela para ajustar la retro iluminación.

Tecla QUIT

Púlsela para cancelar la introducción de datos o salir de una página.

Tecla CURSOR

Pulse hacia arriba, abajo, izquierda o derecha para seleccionar opciones y para introducir datos o mover la flecha de panning del mapa.

Tecla PAGE

Pulse y suéltela para desplazarse circularmente a través de las páginas principales.

Manténgala pulsada para activar y desactivar el compás.



Tecla MENU

Púlsela para ver las opciones de las páginas. Púlsela dos veces para ver el Menú principal.

Tecla ENTER/MARK

Púlsela y suéltela para introducir opciones destacadas, datos o confirmar mensajes que aparecen en pantalla.

Púlsela y suéltela en cualquier momento para marcar su posición actual como un waypoint.

Apagado y Encendido del equipo

1. Mantenga pulsada la tecla ENCENDIDO, cuando el equipo encienda, un tono sonará y aparecerá la pantalla de inicio, seguido de la Página de satélites



Página de bienvenida



Página de satélite

2. Para apagar el GPSmap®76Cx, vuelva a mantener pulsada la tecla de ENCENDIDO de nuevo

Ajuste de Retro iluminación

Usted tal vez querrá ajustar la retro iluminación para ver mejor la pantalla.Para ajustar el nivel de retro iluminación:

1. Pulse y suelte rápidamente la tecla de ENCENDIDO.



Barra deslizante de ajuste de retro iluminación

2. Pulse la tecla CURSOR hacia arriba para aumentar el brillo, o la parte con la flecha hacia abajo para disminuirlo.

3. Pulse ENTER o QUIT para cerrar la ventana de ajuste de retro iluminación

SELECCIÓN DE OPCIONES E INTRODUCCIÓN DE DATOS

Para introducir datos y seleccionar opciones, use la tecla

Como seleccionar y activar una opción:

1. Desde cualquier página, pulse MENU. Un menú de opciones aparece con una lista de opciones adicionales para esa página.





2. Utilice la tecla de CURSOR para mover el resaltado hacia arriba, abajo, izquierda o derecha en el menú para resaltar la opción que desee, a continuación pulse ENTER para seleccionarla.

Como salir de un menú o volver a la configuración previa:

Pulse la tecla QUIT. La tecla QUIT retrocede los pasos que ha ejecutado. Pulse QUIT repetidas veces para volver a la página en la que inició el proceso.

USO DE LA BARRA DE ESTADO

En la parte superior de cada página, la barra de estado provee información sobre diferentes características del equipo.

Barra de estado

• La alimentación de la unidad puede ser recibida sea por pilas o por alguna fuente auxiliar (adaptadores AC, DC o USB). El icono de alimentación por pilas muestra el restante de ( ) energía.

• El icono de alimentación auxiliar ( ) aparece cuando el equipo recibe alimentación externa mediante el cable de datos USB provisto



con el equipo o mediante el cable de datos de puerto en serie/alimentación o adaptador mechero.

• El estado de señal de satélites se muestran cuando está buscando o adquiriendo satélites

( ), cuando un bidimensional ( ) y cuando un tridimensional (

) es alcanzado (cuatro o más satélites son adquiridos)

• El icono de retro iluminación ( ) aparece cuando la retro iluminación está encendida. Al encender el equipo la retro iluminación está apagada ya que consume una cantidad considerable de energía.

• El icono de conexión por cable USB ( ) aparece cuando el equipo está en comunicación con un puerto serie PC universal.

PAGINAS PRINCIPALES

El GPSmap®76CSx tiene seis páginas principales: página de Satélite, página de Procesador de trayecto, página del Mapa, página del Compás, página del Altímetro y el Menú principal. Puede desplazarse hacia adelante a través de estas páginas con la tecla PAGE, para retroceder use la tecla QUIT. Se pueden añadir páginas adicionales mediante la opción Secuencia de páginas en el Menú principal. La página de Ruta activa aparece solo cuando está en modo de navegación.

Cada página tiene un menú de Opciones, que contiene las opciones de configuración y funciones que aplican a la página. Para ver el menú de Opciones de una página, pulse la tecla MENU.



Pagina del satélite

La página del satélite muestra el estado de recepción de señales de satélites, la localización de los satélites, la intensidad de la señal de los satélites y la posición actual del receptor cuando el equipo recibe señales de por lo menos tres satélites.

Pagina de opciones de la Página de

satélite



Pagina de satélites



Pagina del procesador de trayecto

La página del Procesador de trayecto le proporciona una amplia variedad de datos del trayecto útil cuando navegan distancias largas. Le indica velocidad actual, velocidad media, cuentakilómetros y muchas otras estadísticas útiles para la navegación.



Pagina del procesador de trayecto


Menú de opciones de la página del

procesador de trayecto


Pagina de mapa

El GPSmap®76CSx viene con un mapa base incorporado que muestra detalles geográficos como ciudades, autopistas, salidas, ríos y lagos. La base de datos estándar puede ser ampliada mediante los programas MapSource o BlueChart.



Pagina del mapa


Menú de opciones de la página de

mapa


Pagina de compas

Durante la navegación activa, la página del compás nos guía con un compás gráfico en pantalla y un puntero de rumbo.


Menú de opciones de la página de

compas


Pagina de compas



Pagina del altímetro

La página del Altímetro muestra su altura actual, escala de ascenso/descenso, un perfil de los cambios de altura con relación a la distancia y al tiempo o un perfil de los cambios de presión con relación al tiempo.



Pagina del altímetro


Menú de opciones de la página del

altímetro


Pagina de menú principal

El menú principal contiene configuraciones y funciones que no se encuentran en ninguna otra página principal o submenús, al pie de la página se muestran la hora y la fecha. Se puede acceder al Menú principal desde cualquier página pulsando MENU dos veces. Para seleccionar un elemento del menú principal, seleccione el elemento del

menú y pulse ENTER.



Pagina de menú principal


Menú de opciones de la página del menú principal


Recepción de señal del GPS

El receptor GPS debe captar la señal de satélites y establecer su posición actual. Para asegurarse de inicializarlo de forma correcta, el GPSmap®76CSx viene de fábrica en el modo AutoLocate, el cual permite al receptor “encontrarse a si mismo” en cualquier parte de la tierra. Para recibir señales de satélite, debe estar en el exterior y tener una vista clara del cielo.



1. Se procede al encendido del equipo de acuerdo a lo explicado anteriormente.

2. Sostenga el equipo frente a usted con la parte superior inclinada hacia arriba. Cuando el receptor obtiene señales de por lo menos tres satélites, la parte superior de la pantalla indicará la precisión de la posición y las coordenadas.

3. Pulse y suelte la tecla PAGE hasta que la página del mapa aparezca. Ahora estará listo para comenzar la navegación asistida por GPS.

EL SISTEMA DE REFERENCIA

Las coordenadas, tanto de los satélites como de los usuarios que se posicionan con el sistema GPS, están referidas al sistema de referencia WGS-84 (Sistema Geodésico Mundial de 1984). Estas coordenadas pueden ser cartesianas en el espacio respecto al centro de masas de la Tierra (X, Y, Z) o geodésicas (j, l, h). El sistema tiene las siguientes características:

- Origen en el Centro de Masas de la Tierra.

- El eje Z es paralelo al polo medio.



- El eje X es la intersección del meridiano de Greenwich y el plano del ecuador.

- El eje Y es perpendicular a los ejes Z y X, y coincidente con ellos en el Centro de

Masas terrestre.- Las coordenadas geodésicas están referidas a un elipsoide de revolución con las siguientes características:

* Semieje mayor (a) : 6.378.137 m.

* Inversa del achatamiento (1 / f): 298,257223563

* Velocidad angular de rotación (w): 7.292.115 · 10 -11 rad / s.

Cuando se desee obtener coordenadas en otro Dátum, como PSAD-56 o SAD-69, lo más aconsejable es contar con coordenadas en el Dátum local para la estación base. Los actuales software de proceso permiten con bastante facilidad definir el sistema de coordenadas en que se requiere trabajar e indicar en ese sistema las coordenadas de la estación base. De esta manera, luego del proceso de los datos, se obtiene las coordenadas de las estaciones remotas en el sistema local.

Por otra parte, la transformación de las coordenadas WGS-84 a otro sistema de referencia, y viceversa, es posible con transformaciones tridimensionales de siete parámetros, ya sean calculadas (donde deberemos conocer al menos las coordenadas de tres puntos en ambos sistemas) o establecidas por algún organismo con una gran base de datos. Para realizar una transformación correcta debemos definir el elipsoide al que queremos referir nuestras coordenadas, la proyección y la zona. Los programas de proceso de datos GPS incluyen una base de datos con parámetros promedio regionales, pero se debe tener en consideración que estos parámetros son variables punto a punto, por lo cual pueden no ser representativos para la zona de trabajo y por lo tanto deteriorar el nivel de precisión que entrega el sistema.

Existen otros tipos de transformaciones, como las bidimensionales, las de coordenadas planas y altura, y aquellas en que se introducen



modelos del Geoide (globales o zonales) con el fin de obtener alturas ortométricas. Las primeras son adecuadas para determinar parámetros de transformación de una proyección plana a un sistema local de coordenadas, como por ejemplo las coordenadas de un “sistema mina”.

Por otra parte, como el sistema de cálculo de GPS es tridimensional, al transformar las coordenadas geocéntricas X, Y, Z, a coordenadas geodésicas j, l, h, esta altura es elipsoidal, es decir, corresponde a la distancia desde la estación hasta la superficie del elipsoide de referencia medido sobre la perpendicular a esta superficie. Luego, es deseable transforma estas altura elipsoidales a alturas ortométricas, para lo cual se puede hacer un ajuste vertical, ya sea utilizando puntos de control nivelados o un modelo geoidal.

Actualmente a nivel de Sud América se ha desarrollado un nuevo dátum, denominado SIRGAS (Sistema de Referencia para América del Sur), el que es plenamente compatible con WGS-84 y se espera que sea el próximo dátum oficial para la región.

B) Configuración de equipo:

1. Primero presionamos el botón Menú, si presionamos nuevamente la tecla Menú aparece la siguiente ventana:



2. Presionamos la tecla ENTER y nos desplazamos a la opción CONFIGURAR, obteniéndose lo siguiente.



3. Presionamos la tecla ENTER en la opción sistemas, luego presionamos nuevamente la tecla ENTER en la primera opción de la pantalla, obteniendo una lista desplegable, para así escoger una de la opciones en este caso Modo Demo.



4. Ahora presionamos la tecla QUIT para volver a la página anterior y desplazarnos hacia la opción HORA, para así presionar la tecla ENTER y mostrar la siguiente ventana.



5. En la ventana anterior presionamos la tecla ENTER para escoger de entre las listas desplegables el modo de hora que queramos, huso horario, desfase horario u hora de verano.

6. Por último presionamos la tecla QUIT para volver a la ventana anterior, para así desplazarnos hacia la opción UNIDADES, presionar la tecla ENTER y establecer las unidades correspondientes presionando ENTER en las opciones de ventana y escoger de entre las listas desplegables una de la opciones.







C) Navegación Modo: Demo y/o Simulador

El modo DEMO le permite practicar todos los aspectos de su operación sin adquisición activa de satélites. Puede planificar y practicar viajes. Entra nuevos waypoints y rutas, y guardarlos para usar en operación normal .El simulador se activa desde la página de ajuste de sistema, con la velocidad y rumbo controlados desde las páginas de posición, compás u autopista.

Para activar el simulador:

Desde la pagina de menú ,seleccionar SISTEMA y pulsar ENTER Resaltar el campo MODO y pulsar ENTER. Seleccionar simulador. Pulsar ENTER para confirmar.

Una vez que el simulador se ha activado, use las páginas de posición, compas u autopista para fijar su velocidad y rumbo. También puede entrar una nueva posición si quiere (solo desde la página de posición)





Además de las funciones de posicionamiento y navegación, el receptor puede presentar informaciones tales como:

La actual modalidad del receptor, situación 2D O 3D, adquisición de los satélites, búsqueda del cielo, modo diferencial, simulador, etc.

El nivel de las pilas o baterías. Generalmente la medida está calibrada para pilas alcalinas. El uso de baterías recargables jamás nos dará una indicación de plena carga.

La precisión estimada de la posición (EPE). Esta información no tiene en cuenta todos los factores de degradación y, por tanto, sólo proporciona un valor orientativo.

El valor del PDOP; HDOP o GDOP.

Una vista del conjunto de satélites visibles.

La cantidad y los números de los satélites recibidos.

La potencia de las señales emitidas por cada satélite.

El número de waypoints utilizados y disponibles.

TRABAJO DE GABINETE



Existen tres tipos de navegación simulada a destino, las cuales son:

Modo marino

Modo destino a tierra

Modo automotor

MODO MARINO

Para encontrar un destino marino:

Esté seguro de que el GPSmap76CSx esté puesto en el modo simulador.

Presione el botón FIND.

Resalte “estación de mareas” y presione ENTER.

Use el teclado de las flechas para seleccionar una estación de la marea cercana y presione ENTER.

Con “Ir A” resaltado en la página de información de la estación de marea, presione ENTER.

MODO DESTINO A TIERRA

Para encontrar un destino a tierra:

Esté seguro de que el GPSmap76CSx esté puesto en el modo simulador.



Presione el botón FIND.

Resalte “Ciudades” y presione ENTER.

Use el teclado de las flechas para seleccionar una ciudad más cercana y presione ENTER.

Con “Ir A” resaltado en la página de información de ciudad, presione ENTER.

MODO AUTOMOTOR

Para encontrar un destino a tierra:

Presione el botón NAV/MOB en cualquier página para empezar a navegar a un destino.

El Modo automotor proporciona las opciones básicas ofrecidas en el Modo Marino, así como 21 varias otras opciones que son especialmente útiles mientras usted esté navegando en el Modo Automotor.



CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones

El GPS, es una herramienta que nos ayuda a determinar la Ubicación de cualquier punto en la tierra mediante coordenadas geográficas o UTM. Las señales enviadas por los satélites son captadas por el receptor GPS, que muestra la posición geográfica o UTM del lugar donde se encuentra el observador.

El manejo del navegador GPS es muy útil tanto en la ingeniería

como en la vida del hombre ya que este nos permite ubicar a una

persona dando sus coordenadas de ubicación.



Se puede decir que el GPSmap76CSx, es un equipo de fácil manejo

en comparación de equipos navegadores anteriores a este, y esto

se debe a la rapidez con la que opera.

El GPSmap76CSx puede captar satélites para la localización de

puntos, no solo en lugares a campo abierto sino también en

lugares cerrados u debajo de arboles.

Recomendaciones

Es necesario comenzar la medición con el GPS con 4 satélites en

señal activa pues a mayor cantidad de satélites captados menos

será el error medido.

Se recomienda en la medida de lo posible trabajar con pilas de

alta duración, para evitar problemas en campo.

Verificar la capacidad del uso que podemos disponer de la

memoria del equipo, para no contar con puntos que realmente no

están registrados.

Para poder dar uso al GPS, en los trabajos de campo, es necesario

realizar su configuración respectiva.



BIBLIOGRAFÍA

1. Manual de usuario del GPSmap76CSx

2. Apuntes de geodesia satelital, Héctor Contreras.

3. Revista Siempre, Editorial Siempre, S.A. Abril 10, 2002.


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