Documento 9 Trabajo de Campo-GPS

5/13/2018 Documento 9 Trabajo de Campo-GPS - slidepdf.com

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Trabajo Fin de Carrera: SISTEMA DE GESTIÓN DE RESIDUOS DE INVERNADERO MEDIANTE S.I.G. ENEL TÉRMINO MUNICIPAL DE NÍJAR, ALMERÍA.

Documento 9:Trabajo de Campo-GPS

Gustavo Rodríguez Marbán Página 215 de 238

9. TRABAJO DE CAMPO-GPS






9.1.EL SISTEMA GPS

El GPS (Sistema Global de Posición, en castellano) es un sistema de radionavegación,

basado en una constelación de satélites. Estos satélites, que sirven de puntos de referencia enel espacio, se encuentran a enorme distancia, en órbitas precisas y estables.

La virtud del sistema es que proporciona información muy fiable acerca de la posición

en tres dimensiones, la velocidad y la hora exacta, en cualquier lugar del planeta, en cualquier

circunstancia meteorológica y en todo momento. De ahí sus aplicaciones básicas: localización

precisa de puntos de interés, trazado de itinerarios y rutas, que pueden ser realizados una y

otra vez, control de la velocidad de movimiento y la trayectoria, etc., por citar sólo unas

pocas.

Los inventores del GPS comprobaron, en el momento de realizar las primeras pruebas

de funcionamiento, que la precisión que suministraba era muy grande, y consideraron que

podía llegar a constituir una amenaza para la seguridad nacional, si caía en manos hostiles.

Por esa razón, y con el fin de privar a sus enemigos de la ventaja táctica que representaba,

decidieron degradar intencionadamente la calidad de la información proporcionada por el

GPS, sin restringir su empleo a los ciudadanos en general. La situación se mantuvo a lo largo

de casi una década, desde el final de la Guerra del Golfo. Por fortuna, desde Mayo de 2000,

como consecuencia de las presiones recibidas desde diferentes ámbitos, los gestores delsistema (el Departamento de Defensa de Estados Unidos) han decidido retirar definitivamente

las limitaciones de Disponibilidad Selectiva, estando disponible, sin ninguna clase de

limitación, para todo el mundo. Existen, por supuesto, técnicas sofisticadas que permiten

anular su funcionamiento en áreas geográficas concretas.

A pesar de los errores inherentes a su propio funcionamiento, el GPS ha demostrado

que es el sistema de navegación y de localización más preciso que se conoce.

9.1.1. SISTEMA DE COORDENADAS

Una posición se define en relación a un sistema de referencia fijo; un sistema tal, que

permita establecer, inequívocamente, la posición de dos localidades diferentes, sin que se

confundan entre sí. La forma habitual de lograrlo consiste en trazar, sobre el globo terráqueo,

una cuadrícula virtual, formada por líneas horizontales y verticales. Es lo que se denomina un

sistema de coordenadas. Los dos sistemas de coordenadas más comunes, y que más interés

tienen para los usuarios del GPS, son Latitud/Longitud y UTM.






A. COORDENADAS GEOGRÁFICAS (LATITUD / LONGITUD)

Es el sistema más utilizado. Proyecta, sobre la superficie terrestre, líneas de latitud,

paralelas al ecuador (paralelos), y líneas de longitud, transversales a las anteriores(meridianos).

El ecuador es el paralelo de referencia, cuyo valor es 0º. A partir de él, y tomando

como referencia el centro de la Tierra, se trazan distancias angulares iguales, que señalan la

posición de los demás paralelos, que son positivos hacia el Norte y negativos hacia el sur del

ecuador.

Los meridianos cortan perpendicularmente a los paralelos, y pasan por los polos Norte

y Sur. Al Este del meridiano Greenwich, o meridiano de referencia, cuyo valor es 0º, laslongitudes son positivas, en tanto que al Oeste del mismo son negativas.

En este sistema, una posición queda definida como la intersección de un paralelo y un

meridiano. Este sistema de referencia, es el empleado en navegación marítima y aérea. Su

principal virtud es que abarca toda la superficie del globo terráqueo, lo que simplifica la

representación de localidades muy alejadas entre sí. En tierra no resulta demasiado práctico,

en virtud de la curvatura sobre el mapa de las líneas de referencia, de la división sexagesimal

de las partes que lo forman y del tamaño decreciente de la coordenada de longitud, a medida

que uno se aleja del ecuador.

B. COORDENADAS UTM (UNIVERSAL TRANSVERSA MERCATOR)

En este sistema se proyectan pequeñas zonas del globo sobre superficies planas. Para

lograrlo, se realizan proyecciones sobre un hipotético cilindro transversal, que va girando

alrededor del eje Norte-Sur, en intervalos iguales de 6º. El resultado son unos husos o zonas

UTM. Cada huso tiene 6º de anchura en su parte central. Debido a que la deformación crece a

medida que nos alejamos del ecuador, la proyección UTM queda limitada entre los paralelos84ºN y 80ºS, y se complementa con una proyección polar estereográfica (UPS) para las

regiones septentrionales del planeta.

En UTM, una posición queda definida por tres elementos: el huso o zona en que se

encuentra (por ejemplo la zona 30, en la mitad central de España), la coordenada Este (E,

correspondiente al eje horizontal del mapa, en el ecuador) y la coordenada Norte (N,

correspondiente al eje vertical, en el ecuador). Estas coordenadas son las distancias lineales,

en metros, a los ejes Este y Norte de referencia, dentro de cada zona, y no coinciden con las

coordenadas geográficas. Es el sistema de coordenadas usado en navegación terrestre.






9.1.2. PARTES DEL SISTEMA

Para describir el sistema GPS los dividimos en tres partes o segmentos:

A. EL SEGMENTO ESPACIAL

Constituido por la propia constelación de satélites. En la actualidad comprende 24

operativos y 3 ó más de reserva, distribuidos en seis planos orbitales. Estos planos orbitales

están inclinados 55 grados respecto del plano ecuatorial terrestre. Los satélites se encuentran a

20.182 km. de la Tierra, y completan una órbita a su alrededor cada 12 horas. Estas

circunstancias permiten que, como mínimo, 6 satélites puedan ser vistos en todo momento,

desde cualquier lugar del planeta.

Para que el sistema resulte operativo, los satélites transmiten, de forma continua, un

mensaje, modulado en una señal de radio, que contiene fundamentalmente datos relativos a su

posición en el espacio y la hora actual en formato UTC (Tiempo Universal Coordinado).

B. EL SEGMENTO DE CONTROL

Es la parte terrestre de control y mantenimiento del sistema. Lo forman:

− Red de estaciones de seguimiento, situadas más o menos a la altura delecuador, y distribuidas regularmente, de manera que puedan estar en

permanente contacto con los satélites.

− Centro principal de control, que se encuentra en la base aérea Falcon, en

Coloralo Springs (Estados Unidos).

De acuerdo con la información que reciben desde los satélites, las estaciones de

seguimiento, gracias a las correcciones realizadas en el centro principal de control,

retransmiten a aquéllos los datos actualizados de posición y tiempo de toda la constelación,

con el fin de que los incluyan en su mensaje GPS.

C. EL SEGMENTO DE APLICACIÓN

En el que están incluidos todos los usuarios del sistema, en tierra, mar y aire. Este

sector se está ampliando notablemente, hasta tal punto, que el GPS ya forma parte habitual de

nuestras vidas y está presente en coches, relojes, agendas electrónicas, teléfonos móviles, etc.






9.1.3. FUNCIONAMIENTO DEL GPS

El receptor GPS obtiene su posición midiendo la distancia a varios satélites, los cuales

actúan como puntos fijos de referencia en el espacio, y triangulando. Para ello, es necesarioque no existan obstáculos entre los satélites y el receptor, ya que, a diferencia de la radio, la

televisión, la telefonía y otras transmisiones de radio, debe existir una línea de visión directa

desde el GPS hasta los satélites.

Al recibir la señal de radio de un satélite determinado, el receptor puede calcular la

distancia que lo separa de dicho satélite, mediante un cálculo matemático incorporado en su

software interno. Gracias a la medición de las distancias a varios satélites, el GPS es capaz de

averiguar su posición.

En realidad, cuando decimos que un GPS se encuentra a una determinada distancia X

de un satélite A, nos estamos refiriendo a que puede hallarse en cualquier punto de la

superficie de una esfera de X radio, en cuyo centro está el satélite en cuestión. Si además,

nuestro GPS está a una distancia Y de un satélite B, lógicamente deberá hallarse en algún

punto de la circunferencia que resulta de la intersección de las esferas A y B. Para precisar el

lugar en el cual nos encontramos realmente, nuestro receptor deberá medir las distancias a,

por lo menos, tres satélites. En ese caso, las posibilidades se reducen a dos puntos, que son los

que sirven de intersección a las tres esferas A, B y C. Sólo uno de los dos puntos,evidentemente, corresponde a la solución correcta. Si pudiéramos disponer de una cuarta

medición a un satélite, las esferas con que representamos las distancias a los cuatro satélites se

cortarían en un único punto, el cual correspondería, justamente, a nuestra posición.

En la práctica, esto a veces se consigue utilizando la propia Tierra como la cuarta esfera

necesaria. La distancia al cuarto satélite, en ese caso, viene dada por el radio terrestre, más la

altitud a la que nos encontremos (0 metros, si estarnos a nivel del mar).






Figura33. Funcionamiento GPS

9.1.5. MEDICIÓN DE LA DISTANCIA

La distancia se calcula aplicando la fórmula de cinemática,

Sabiendo que la señal de radio viaja desde el satélite a la velocidad de la luz 3000.000

km/seg, bastará conocer el tiempo empleado por dicha señal para recorrer el espacio que lo

separa del receptor. Naturalmente, se trata de una medición que ha de ser muy precisa, ya que,

a la velocidad de la luz, la señal de radio transmitida por el satélite sólo tarda 6 centésimas de

segundo en llegar al receptor.

En realidad, y debido a que los relojes de cuarzo contenidos en los receptores GPS son

algo imperfectos, la medición del tiempo no es completamente precisa y, por ello, las

distancias a los satélites tienen una incertidumbre implícita, la cual afecta por igual a todas las

mediciones. Nuestro receptor es capaz de corregir este error añadiendo una cierta cantidad de

tiempo al retraso del reloj interno, de modo que de modo que la posición calculada ya no se

encuentra en un único punto, sino dentro de un triángulo formado por la intersección de las

tres circunferencias.

Nuestro GPS comenzará a sumar o restar la misma cantidad de tiempo a todas las

mediciones, aumentando o reduciendo por igual el diámetro de las circunferencias, hasta

conseguir una única solución satisfactoria, que dará lugar a un único punto, el cual

corresponde a nuestra verdadera posición. Todo el proceso se lleva a cabo en un tiempo

brevísimo gracias a que los receptores GPS contienen un microprocesador encargado de

realizar las operaciones de forma instantánea.

El mensaje contenido en la señal GPS viaja modulado en un código llamado

pseudoaleatorio, que se repiten cada milésima de segundo. El receptor puede distinguirfácilmente ese código, sin riesgo de error, y extraer la información codificada o mensaje GPS.






Esa información contiene, precisamente, los datos necesarios para que el GPS pueda realizar

el cálculo de la distancia (identificación y situación del satélite, y hora exacta a la que partió

la señal).

El mensaje GPS, modulado en una señal de radio denominada L1, contiene la

información necesaria para que el receptor sepa, exactamente, en qué momento partió dicha

señal, desde dónde lo hizo (en qué lugar del espacio se encuentra exactamente el satélite) y

por cuál es el estado de salud de la constelación GPS (dónde se hallan los demás satélites,

cuáles están inoperantes por alguna razón, etc. Con esa información denominada efemérides,

y la que el receptor almacena en su memoria en forma de almanaque, nuestro GPS es capaz de

calcular, de manera continua, la posición, la velocidad y la hora exacta (PVT).

El almanaque contiene una predicción de la situación orbital de todos los satélites de laconstelación. Se encuentra almacenado en la memoria del GPS, y sirve como una primera

aproximación para que el receptor sepa, cada vez que lo encendamos, qué satélites debe

buscar en

ese momento, dónde se hallan aproximadamente y cómo se encuentra el resto de la

constelación (puede haber algún satélite desactivado temporalmente). Se trata de una

información de vigencia limitada, ya que, con el paso del tiempo pueden producirse cambios

en la constelación GPS. El almanaque transmitido por los satélites actualiza y corrige el que

se encuentra memorizado por el receptor, y tarda 12,5 minutos en recibirse completamente.(Esta operación tiene lugar al mismo tiempo que el GPS realiza el resto de los cálculos).

No obstante, para que el receptor pueda computar su posición, necesita conocer con

exactitud los parámetros orbitales de cada satélite. Esa información precisa, junto con las

incidencias, etc., son incorporadas desde tierra en forma de efemérides, que pasan a formar

parte del mensaje GPS, y se transmiten cada 30 segundos. Todos los satélites envían los datos

precisos de su propia situación orbital en el mensaje de efemérides. Como los satélites dan

una vuelta completa a la Tierra cada 12 ho

horas, es posible actualizar, de forma permanente, las efemérides y el almanaque desde lasestaciones de seguimiento y el centro de control.

9.1.6. FUENTES DE ERROR

El sistema GPS lleva implícitos algunos errores:

− Retrasos atmosféricos sobre la señal. El más importante es la propagación de la señal

de radio a través de la ionosfera. Cuando una onda electromagnética atraviesa estacapa de partículas cargadas de electricidad, experimenta un retraso, de modo que el






tiempo transcurrido desde que abandonó el satélite se alarga ligeramente, lo cual

provoca un error en el cómputo de la distancia. También la troposfera, las nubes y el

polvo en suspensión, influye en la velocidad de transmisión de radio.

− Error multisenda, el cual se origina como consecuencia de los rebotes que sufre la

señal GPS contra edificios, paredes rocosas, árboles u objetos metálicos que se

encuentren en las proximidades del receptor. El efecto resultante es que la señal de

radio sigue un camino más largo, y la medición de la distancia se ve influida por ello.

Una manera de evitarlo es buscar, en lo posible, lugares despejados, con buena

visibilidad del cielo.

− Error Geométrico: dependiendo de los ángulos relativos formados por los satélites y el

receptor, la geometría puede mejorar o empeorar los errores.

− Disponibilidad selectiva, distorsiones introducidas a propósito por algún organismopor un motivo determinado. Los satélites del sistema GPS disponen además de una

señal, que permite posicionamiento de alta precisión, pero que es sólo accesible a

aplicaciones militares.

La corrección Diferencial aumenta de forma significativa la precisión de los datos

GPS capturados. Implica el uso de un receptor en una posición conocida (la estación base), y

la captura de posiciones GPS en posiciones desconocidas con otros receptores, móviles o

remotos. Los datos capturados en un lugar conocido se utilizan para determinar los errores

que contengan los datos del satélite. Las diferencias de desviación se utilizan para eliminarerrores de las posiciones del móvil. Por ello es necesario conocer con gran precisión la

posición de la estación base. Esta corrección puede realizarse en tiempo real o en postproceso

mediante programas que descargan por internet los ficheros con los errores y los tiempos en

que se han medido estos errores para corregir las posiciones medidas por el receptor móvil y

almacenadas en otro fichero.

9.1.7. TIPOS DE MEDICCIÓN

1. GPS. Se conoce por medidas GPS a aquéllas obtenidas con un único receptor.

Precisión: ~15 m (al 95%), puede ser algo mejor de 10 m.

Precio: 300-2.000 €

Uso: navegación

Tiempo de toma de datos: 1 s

2. GPS + WAAS / EGNOS.






Actualmente, una buena parte de los receptores GPS admiten la recepción de

correcciones diferenciales emitidas vía satélite dentro de los sistemas WAAS

(Norteamérica) y EGNOS (Europa).

Precisión: ~3 m (al 95%)Precio: 300-2.000 €

Uso: navegación


3. DGPS.

El GPS diferencial o DGPS es aquél que utiliza dos receptores: uno móvil y otro fijo,

conocido como base, localizado en un punto de coordenadas conocidas. Las

correcciones se realizan en gabinete, no en tiempo real (con posprocesamiento). La

información del receptor base se puede obtener gratuitamente de una de las estacionesbase existentes, pudiéndose asimismo establecer un receptor propio como base.

Precisión: entre 0,5 y 5 m (95%)

Precio: 2.000-9.000 €

Uso: navegación, levantamientos topográficos, cartografía, etc.


4. RT DGPS.

El GPS diferencial en tiempo real (RT DGPS) utiliza dos receptores, móvil y base,conectados en tiempo real vía radio o satélite (menos usual). Permite realizar la

corrección simultáneamente a la toma de posiciones. Cuando estas correcciones

provienen de antenas institucionales y emitidas vía radio o satélite se conoce como

LAAS (Local Area Augmentation System)

Precisión: entre 0,5 y 5 m (95%)

Precio: 2.000-9.000 € // 4.000-18.000 € (dos equipos) + equipo de radio.

Uso: navegación, replanteos, levantamientos topográficos, cartografía…


5. GPS FASE.

En este caso se utilizan dos receptores, móvil y base. Con ambos equipos se efectúan

lecturas de fase, lo que permite una mayor precisión. La corrección diferencial se

realiza en gabinete (con postprocesamiento).

Precisión: entre 0,01 y 0,5 m

Precio: 2.000 – 36.000 €

Uso: levantamientos topográficos, cartografía, etc.

Tiempo de toma de datos: variable, depende del tipo de medición, mínimo de 10

minutos.






6. RTK GPS.

Se utilizan dos receptores conectados en tiempo real. Es análogo al RT DGPS con la

salvedad de que las lecturas que realizan ambos son de fase . Permite obtener alta

precisión en tiempo real.Precisión: entre 0,01 y 0,5 m

Precio: >24.000 € (dos equipos + equipo de radio).

Uso: replanteos, levantamientos topográficos, cartografía, etc.

Tiempo de toma de datos: depende del tipo de medición, es inmediato, 1 s si recibe la

corrección.

La precisión se presenta en el peor de los casos. Por el contrario, con un elevado

número de satélites siendo captados (7, 8 o 9 satélites), y si éstos tienen una geometría

adecuada (están dispersos), pueden obtenerse precisiones inferiores a 2,5 metros en el 95%del tiempo. Si se activa el sistema DGPS, la precisión mejora siendo inferior a un metro en el

97% de los casos.

9.1.8. EL RECEPTOR GPS PORTÁTIL

En 1988, Magellan introducía el primer receptor GPS portátil. En los años

transcurridos desde entonces, la evolución de los equipos y la adición constante de nuevasfunciones y mejoras, unidas a la reducción del tamaño y el consumo eléctrico y, lo que es más

importante, de los precios, han llevado a una generalización de su empleo.

El clásico receptor de mano consta de una antena (externa o interna), una pantalla, un

teclado y una conexión para alimentación exterior. La parte electrónica consta de un receptor

de radiofrecuencia (RF), unido a un decodificador del mensaje GPS, un microprocesador,

encargado de gestionar el funcionamiento del equipo, un reloj de cuarzo, una memoria y unos

dispositivos de entrada y salida, para comunicar con el usuario y con un ordenador.

En 1996 se generalizaron los receptores de RF multicanal, dotados de varios

correladores o canales paralelos. La ventaja de estos equipos es que disponen de un canal para

cada satélite, lo que significa que pueden mantener mucho mejor la sintonía en condiciones

adversas de recepción. En caso de perder la señal de algún satélite, el canal correspondiente se

dedica a rastrear el espacio radioeléctrico en su búsqueda, mientras los demás canales se

aseguran de mantener la comunicación con los otros satélites avistados, sin perder la posición

y los demás parámetros del GPS. En la actualidad el número habitual de canales es 12, porque

en buenas condiciones de visibilidad, y a ciertas horas del día, ése es el número máximo de

satélites que pueden llegar a ser sintonizados.






9.1.9. VÉRTICES GEODÉSICOS

Un vértice geodésico es una señal que indica una posición exacta y que forma parte de

una red de triángulos con otros vértices geodésicos. En España suelen estar formados por uncilindro de 120 centímetros de altura y 30 de diámetro sustentado en una base cúbica de

hormigón, todo ello pintado de blanco. Normalmente están en sitios altos y despejados para

poder ver otros puntos. La red española de vértices geodésicos se divide en tres, de primer, de

segundo y de tercer orden. La de primer orden está formada por triángulos de lados entre 30 y

70 kilómetros. En la de segundo orden, apoyada en la de primer orden, los lados de los

triángulos varían entre los 10 y los 25 kilómetros. La red de tercer orden tiene lados de 5 a 10

kilómetros. Todos los vértices de las redes más grandes son a su vez vértices de las más

pequeñas.

Es aconsejable visitar uno de ellos en algún momento de la recogida de datos con el

GPS para comprobar que el receptor funcionaba correctamente.

9.2.- OBJETIVOS DEL TRABAJO DE CAMPO

El uso del GPS en este proyecto, conlleva la visita de la zona de estudio y se justifica

por las siguientes razones:

1.- Calculo del Error de la cartografía generada. Realizado el proceso de digitalización de

invernaderos y caminos en pantalla sobre ortofoto queremos saber cuál es la exactitud de la

cartografía obtenida. En este proyecto no se busca una exactitud topográfica grande pero si es

necesario saber que la cartografía no se encuentra desplazada una cantidad importante de

metros porque a la hora de introducir las rutas en las PDAS de los camiones de recogida

provocaría que se mostrase una localización en el mapa incorrecta. En la Figura XX podemos

ver un ejemplo de la confusión que podría provocar una cartografía desplazada 180 m.

2.- Calculo del Error de la cartografía del BCN25, a partir del cual se ha completado la

cartografía propia.

3.- Cálculo del error entre los puntos corregidos y las reseñas de los vértices geodésicos.

4.- Una vez conocido el error se podrá insertar en la tolerancia del GPS de la PDA para

obligar al icono de desplazamiento a permanecer encima de los viales.



Trabajo Fin de Carrera: SISTEMA DE GESTIÓN DE RESIDEL TÉRMINO MUNICIPAL DE NÍJ

Gustavo Rodríguez Mar

5.- Realizar una visita

situación de la zona de e

Figura 34. Confusi

9.3.- METODOLO

Se elaboraron u

topográfico, anotándose

dichos puntos a partir d

puntos que representansiguientes:

− Elaboración del

− Toma de Puntos

− Descarga de los

− Digitalización d

− Cálculo del erro

OS DE INVERNADERO MEDIANTE S.I.G. ENR, ALMERÍA.

bán

de campo, mediante la cual puedo observ

studio.

n debida a un Error en el posicionamiento de la C

ÍA

as zonas de control en las que se tomaron

en el material de campo. Posteriormente en

e este material. El cálculo del error se basa

la misma entidad en ambas capas. Los pas

aterial de Campo.

con el GPS.

untos del GPS y Corrección Diferencial.

puntos a partir del material de campo.

.


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r en primera persona la

artografia generada.

unos puntos con un GPS

gabinete se digitalizaron

en la comparación de los

os seguidos han sido los






9.3.1. ELABORACIÓN DEL MATERIAL DE CAMPO.

Para la elaboración del material de Campo se creó un proyecto usando el programa

ArcMap. En él, se cargaron las capas elaboradas objeto del proyecto, Invernaderos y Viales.Para la elaboración de estas capas se utilizaron 17 ortofotos, creándose una cuadricula que

abarca a cada una de las ortofotos. Con esta visualización en pantalla se selecció una zona de

control para cada ortofoto utilizada, de manera que están situadas cerca de las vías principales

y/o información geográfica relevante para facilitar su localización. La numeración se realizó

de Norte a Sur y de Oeste a Este del 1 al 17. Las cuadriculas que abarcan cada ortofoto fueron

denominadas como “Hoja Nº”. Las zonas de control se han denominado como “ Zona Nº”.

Además se seleccionaron todas aquellas capas de la cartografía generada a partir del

BCN25 del CNIG que puedan servir de referencia visual para situar correctamente en laszonas de control. Se ha preferido aprovechar todo el espacio del formato A-3 para el mapa

prescindiendo de la leyenda (al ser una cartografía generada ex profeso resulta útil disponer

de mayor información de mapa y adjuntar una leyenda en la portada de la carpeta de campo

utilizada). En la siguiente figura podemos ver la leyenda con todas las capas utilizadas. En

estas capas se muestra la etiqueta de su nombre cuando se creyó oportuno.

Se imprimió en papel fotográfico la parte de la ortofoto que corresponde con la zona

de control, esta fotografía permite esclarecer dudas en caso de errores en los mapas generadosy además sirve para contar con otra anotación para los puntos tomados en caso de duda.

Además se sacaron los planos generales que abarcan toda la zona de estudio,

únicamente con las capas de Autovía, Carretera, Vértices Geodésicos, Hojas y Zonas

numeradas.

En resumen se realizaron 52 documentos, tres por zona más el plano general.

También fue necesario buscar las reseñas de los vértices geodésicos, a partir de la capadel BCN25 se buscaron las reseñas para seleccionar aquellos con un acceso más fácil dentro

de la zona.






Figura35. Leyenda de los mapas utilizados en campo.

9.3.2. TOMA DE PUNTOS CON EL GPS

Para este trabajo se contó con un GPS modelo GeoExplorer3, de la marca Trimble,cedido por la cátedra de Topografía de la E.U.I.T.A. El GeoExplorer3 es un colector de datosdiseñado para portar en la mano; está provisto de una antena interna, una fuente dealimentación y un receptor de 12 canales.

La metodología seguida en campo fue la siguiente:

1. Situarse en la zona de control, orientándose correctamente con la ayuda de unabrújula y el material de campo correspondiente.2. Anotar en el plano de la zona de control y en la fotografía los puntos que se van atomar.Para las anotaciones se han realizado mediante la inicial de la entidad tomada más unnúmero.






Las abreviaturas utilizadas han sido las siguientes:

Tabla 29.

Tabla de abreviaturas de campo.Abreviatura CAPA DIGITAL

B AGUA

C VIALE EDIFICACIÓN

I INVERNADERO

3. GPS:

1) Encender el receptor y esperar unos minutos para que se pueda calibrar recibiendo la

señal de al menos cuatro satélites.

2) Crear un archivo nuevo con la tecla DATA, para cambiar el nombre nos situamos

sobre el archivo con los cursores y apretamos ENTER, desplazándonos con los

cursores sobre los caracteres para escribir el número de la zona de control.

3) Seleccionar POINT como característica deseada y la tecla POST para no comenzar a

coger punto hasta que no presionemos la tecla LOG. Pulsar ENTER. Aquí podemos

comprobar que el registro está pausado (símbolo ║ en la parte inferior derecha de la

pantalla y sobre él un 0 que indica que ninguna posición ha sido registrada todavía).

4) Nos desplazamos sobre la ficha Comment y pulsamos ENTER para escribir el Nombre

de a característica que vamos a tomar. Pulsamos CLOSE.

5) Estaremos viendo en la pantalla el nombre de la característica. Presionamos LOG yempezaremos a grabar posiciones asociadas a la característica deseada. Desaparece el

símbolo ║ que estaba parpadeando y sonará un pitido por cada posición grabada al

tiempo que el contador de registro nos indica el numero de posiciones.

6) Recolectamos las posiciones necesarias y presionamos la tecla CLOSE que nos

devolverá a la pantalla de seleccionar una nueva característica.

7) Si no deseamos recolectar más datos cerramos el archivo presionando nuevamente lo

tecla CLOSE, apareciendo el mensaje de ¿Cerrar el archivo móvil?, aceptaremos con

ENTER sobre Si, que nos devolverá a lo pantalla para crear un archivo nuevo o

seleccionar uno ya existente.8) Apagamos el receptor hasta la siguiente zona de control, manteniendo presiono unos

segundos la tecla de encendido/apagado.

9.3.3. DESCARGA DE LOS PUNTOS DEL GPS Y CORRECCIÓN DIFERENCIAL.

El proceso de descarga de los datos de campo almacenados en el receptor se realiza

con el Programa Pathfinder Office siguiendo los siguientes pasos:

1) Colocar el receptor sobre la consola y enchufar el cable al ordenador.






2) Iniciar el programa Pathfinder office, aparece la pantalla de seleccionar

proyecto.

3) Hacer click sobre el icono de Transferencia de Datos.

4) Seleccionar los archivos creados, decidir la carpeta de destino y pinchar enTransferir.

5) Posteriormente en el menú archivo guardar una copia como shp.

En la actualidad, la precisión planimétrica que se consigue en un punto con el

GeoExplorer3 es de unos 10 m, en un posicionamiento absoluto con un único receptor y en

condiciones óptimas de observación (pocos obstrucciones de lo señal y buena geometría de

los satélites).

Con la corrección diferencial esta precisión se acerca a 1-2 m o incluso mejor. Dada lafacilidad para lo obtención de archivos de referencia es recomendable realizar estos

correcciones que harán nuestro trabajo más fiable y seguro con independencia de la escala a la

que se estemos trabajando.

Los Archivos Base son los recolectados por un receptor que permanece fijo en un

punto de coordenadas conocidos y que ha de estar trabajando simultáneamente con el receptor

móvil. Se pueden bajar de la red desde diferentes sitios de forma gratuita, si bien hay que

tener en cuenta la distancia que nos separa de esos puntos de referencia, el tipo de archivos ylas configuraciones del receptor base (información que suelen proporcionar todos los

servidores de correcciones diferenciales en la misma página web).

Para realizar la corrección diferencial se emplea de nuevo el software Pathfinder

Office, siguiendo los siguientes pasos:

1. Hacer click sobre el icono de corrección diferencial.

2. Se comprueba que los archivos descargados aparecen en la ventana superior izquierda.

3. Se selecciona el archivo base. Automáticamente se abre otra pantalla en lo que seinforma de la cobertura que tiene el archivo base sobre el móvil, es decir, si los dos

archivos corresponden a observaciones simultáneas (100% de cobertura). Si la

cobertura no fuese total habrá que seleccionar más archivos de base dependiendo de la

información sobre tiempos de inicio y final que se muestre en esta pantalla.

4. Aceptar y en la siguiente pantalla comprobar si aparecen las coordenadas del punto

base, si no se introducen manualmente.

5. Volver a la pantalla de corrección diferencial donde aparecen los archivos base y

móviles, activar Solo procesamiento de códigos y aceptar para que comience el

proceso de corrección.






6. Aparecen diferentes pantallas con los detalles del proceso, hasta la última en la que

aparecen el número de posiciones corregidas y el porcentaje sobre el total de las

registradas en ese archivo.

7. Abrir el archivo desde la pantalla inicial del Pathfinder y guardar una copia como shp,formato utilizado en ArcGis.

9.3.4. DIGITALIZACIÓN DE PUNTOS A PARTIR DEL MATERIAL DE CAMPO.

Se ha realizado una capa para el cálculo de cada error:

- Digitalización: en ella se dibujaron los puntos comparados con la cartografía realizada;

como ya se comentó en el capítulo de la digitalización, algunos fenómenos como viales,

edificaciones y agua fueron desplazados sobre la ortofoto durante el proceso de digitalizaciónde los invernaderos. Cada vez que se dibuja un punto se rellenan los atributos creados para

poder relacionarlos correctamente. Estos atributos son Zona, Nombre y Código. El código

está formado por la zona + “.” + Nombre.

- BCN25: en ella se dibujaron los puntos correspondientes al BCN25. Cada vez que se dibuja

un punto se rellenan los atributos creados para poder relacionarlos correctamente. Estos

atributos son Zona, Nombre y Código. El código está formado por la zona + “.” + Nombre.

- Reseñas geodésicos: se rellenan los campos de las coordenadas X,Y que aparecen en la

reseña de cada vértice Geodésico.

Para una correcta digitalización se ha activado la opción Snapping Vertex, que fuerza

al cursor a situarse en el vértice de las capas activadas con dicha opción.

9.3.5. CÁLCULO DEL ERROR.

Para el cálculo del error se utilizó la herramienta Near, posteriormente se relacionaron

ambas tablas mediante el Código para comprobar si algún punto estaba más cerca de otro que

no fuera su correspondiente en la otra tabla; no se encontró algún caso en el que este problemasucediera.

9.3.5.1.- Cálculo del error Digitalización – GPS.

Sabiendo que las ortofotos tienen un error medio de 7 cm, según el PNOA, se

considera que el error cometido en esta capa depende fundamentalmente de la escala a la que

se ha realizado la digitalización y del error cometido por el ojo humano.

En la siguiente tabla vemos el error para cada punto clasificados por zonas.






Tabla 30.

Error cometido en cada punto entre Digitalización y GPS.

ZONA NOMBRE Error ZONA NOMBRE Error

1I1 1,873

9

I1 0,449

I2 3,364 I2 0,262

I3 2,501 I3 3,409

2

I1 2,026 I4 1,026

I2 1,717

10

B1 0,547

I3 0,880 B2 2,741

I4 2,158 B3 0,592

3

C1 4,096 I1 4,622

C2 2,025 I2 5,664

I1 1,768 I3 2,093I2 3,347

11

C1 1,976

4

B1 3,288 I1 2,247B2 1,137 I2 1,315

B3 2,397 I3 0,051

I1 1,237

12

C1 3,413I2 4,771 E1 2,666

I3 2,068 I1 0,488

I4 3,820 I2 1,660

I5 1,311

13

C1 2,771I6 0,306 I1 3,576

5

E1 1,710 I2 2,037

I1 2,583 I3 2,739

I2 0,346 I4 1,447I3 0,206

14

C1 3,674I4 1,522 I1 1,150

I5 0,729 I2 4,688

6

B1 2,728 I4 5,378C1 4,716

15

E1 2,514

E1 2,677 I1 6,411

I1 1,836 I2 2,358

I2 2,090 I3 3,117I3 3,315 I4 2,222

I4 1,869

16

B1 0,678

7

C1 1,389 C1 1,060

I1 2,715 E1 3,828I2 1,526 I1 5,438

8

B1 0,401 I2 5,753

I1 1,531

17

C1 6,909

I2 2,358 I1 1,320

I3 2,572 I2 2,220

I4 3,516 I3 0,821

I5 2,209 I4 4,829

9 B1 2,201 I5 3,690






Estas son las variables estadísticas del error cometido, como podemos observar se

encuentran dentro de valores apropiados, lo que indica un nivel de zoom muy cercano en la

realización del dibujo. También se han calculado las frecuencias para intervalos de 0,5m.

Tabla 31.

Variables estadísticas para el Error Digitalización - GPS.

Media Desv.Est. Máx. Mín.

2,427 1,515 6,909 0,051

Figura36. Distribución de la frecuencia para el Error Digitalización – GPS.

En esta tabla vemos el error medio cometido por zona, la diferencia entre unas zonas y

otras es debido a los errores que llevan implícitas las medidas en función de la situación de

los satélites en ese momento.Tabla 32.

Error medio por zona de control para digitalización - GPS.

ZONA Media

5 1,183

11 1,3979 1,469

2 1,6957 1,876

12 2,0578 2,098

4 2,259

13 2,5141 2,579

10 2,710

6 2,747

3 2,809

17 3,29815 3,324

16 3,35114 3,723

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5

F r e c u e n c i a

Error (m)






En esta tabla vemos el error cometido en función de las capas, la capa de viales es la

que recoge todas las vías de comunicación como carretera, camino, etc., y parte de su error se

debe a la dificultad de dibujar el eje central. Los invernaderos y edificaciones provocanerrores multisenda, al colocar el receptor cerca de una pared.

Tabla 33.

Error medio en función de las capas para Digitalización - GPS.

CAPA Media

AGUA 1,671

INVERNADEROS 2,402

EDIFICACIÓN 2,679

VIALES 3,203

9.3.5.2.- Cálculo del error BCN25 – GPS.

En primer lugar debemos recordar que gran parte de los invernaderos no se encuentran

en las capas del BCN25. Solo aparecen invernaderos en 3 hojas y la cantidad de los mismos

es muy inferior a la real. Además como nota aclaratoria las hojas del BCN25 no coinciden

con las ortofotos, para la zona de estudio hay 7 hojas del BCN por 17 ortofotos.

La versión utilizada del BCN25 es del año 2005 y el CNIG declara que el error

máximo es de 5 metros. Como podemos ver en las siguientes tablas no es una capa ni una

hoja en particular la que provoca este error. Para los cálculos anteriores se ha utilizado la

cartografía del BCN25, que viene en el sistema de coordenadas ETRS89. Mediante la

herramienta Project del ArcToolBox se ha cambiado el sistema de coordenadas a ED50 H30,

porque es el sistema de coordenadas utilizado por las Ortofotos de PNOA y los puntos del

GPS.Tabla 34.

Variables estadísticas para el Error BCN25 – GPS en ED50.

Media DesvEst Máx. Mín.

12,257 5,638 24,710 1,964

Tabla 35.

Error medio en función de la Hoja para BCN25 – GPS en ED50.

Hoja BCN25 Media

1046-1 5,379

1060-1 10,786

1046-3 12,129






1045-4 12,908

1045-2 14,499

1046-2 14,606

1059-2 15,294

Tabla 36.

Error medio en función de las capas para BCN25 – GPS en ED50.

CAPA Media

COMUNICACIONES 8,097

EDIFICACIÓN 12,080

INVERNADEROS 12,322

AGUA 16,890

Como el error estaba muy lejos de los datos oficiales se probó a cambiar el sistema de

coordenadas en la capa de los puntos del GPS, mediante la herramienta Project, obteniendo

menores errores para la mayoría de los puntos excepto alguno que estaba claramente mal

representado, desvirtuando la media del error. Esto es debido a los parámetros de

transformación que se emplean en la transformación de sistemas de coordenadas. El error se

acumula porque el GPS trabaja con WGS84, que es igual que ETRS89. Se realizan por tanto 2

transformaciones: GPS a ED50 y ETRS89 (del BCN25) a ED50. Lo correcto es trabajar conETRS89, por eso da un error menor, pero al estar las imágenes georreferenciadas en ED50

aparece este problema.

Tabla 37.

Error cometido en cada punto entre BCN25 y GPS en ETRS89.

CODIGO Error CODIGO Error

6.C1 0,577 9.B1 5,164

4.I1 0,608 4.I3 5,302

4.I2 0,748 4.I5 5,30814.C1 1,100 10.B3 5,534

17.C1 1,311 11.C1 5,544

10.B1 1,413 6.E1 5,567

7.C1 1,571 2.I3 5,624

8.B1 1,585 3.I1 5,691

3.I2 1,703 12.E1 5,889

15.E1 1,720 2.I4 6,012

3.C2 1,844 3.C1 6,290

16.E1 1,920 6.B1 6,902

13.C1 2,111 4.B3 8,231

16.C1 2,177 10.B2 9,012






4.I6 3,104 4.B1 9,760

4.I4 3,124 2.I1 11,356

12.C1 3,413 4.B2 15,677

5.E1 3,800 2.I2 16,003

Figura 37. Distribución de la frecuencia para el Error BCN25 – GPS.

Tabla 38.

Variables estadísticas para el Error BCN25 – GPS en ETRS89


4,797 3,865 16,003 0,577

En la siguiente figura podemos ver 3 puntos que provocan un mayor error, se puedever que no tiene nada que ver la capa del BCN25 con la ortofoto. En este caso lo más

probable es que la balsa sea más moderna que la capa del BCN y se haya realizado una

reforma en la balsa, porque cuando se tomó en campo se observó este detalle (construcción

aparentemente nueva).

Figura38. Ejemplo de puntos diferentes entre la ortofoto y BCN25.






De hecho eliminando los puntos en los que parece que la cartografía es antigüa (6

puntos) obtendríamos los siguientes errores:

Tabla 39.Variables estadísticas eliminando puntos antigüos.


3,422 2,075 6,902 0,577

9.4.- CONCLUSIONES

- La cartografía generada por digitalización con ortofoto sobre pantalla cuenta con un error

aceptable, adecuado para su uso como mapa Base en un GPS de carretera. Se podría

configurar la opción de centrar en carretera en 10m sin ningún problema.

-La cartografía BCN25 tiene un error por debajo de lo indicado para la mayoría de los casos,

sin embargo faltan muchas entidades como los invernaderos y otras no se corresponden con la

realidad. (Hay que tener en cuenta que la muestra realizada es bastante pequeña).

- La transformación de coordenadas varía en función de la geometría, siendo muy aceptable

en cuanto a puntos, intermedia para líneas y peor para polígonos.

Documento 9 Trabajo de Campo-GPS

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