Practica de Topografía 07

Practica: Uso del GPS 1-Materiales y Equipos empleado:

• GPS

• Cuaderno de Anotaciones • Lápiz

EL SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL (GPS).

El sistema de posicionamiento global, G.P.S, es un sistema mundial de navegación desarrollado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos. Actualmente este sistema consta de 24 satélites artificiales (21 regulares más 3 de respaldo) y sus respectivas estaciones en tierra, proporcionando información para el posicionamiento las 24 horas del día sin importar las condiciones del tiempo.

Representación gráfica del sistema de satélites artificiales NAVSTAR

En el campo de la ingeniería civil, el G.P.S se ha convertido en una herramienta indispensable para profesionales y técnicos en la determinación de posiciones y realización de levantamientos topográficos con rapidez y precisión. El sistema de posicionamiento global por satélite o G.P.S., se basa en la medición de distancias a partir de señales de radio transmitidas por un grupo de satélites artificiales cuya órbita se conoce con precisión y captadas y decodificadas por receptores ubicados en los puntos cuya posición se desea determinar.

GPS

El sistema GPS está compuesto por tres segmentos:

1-Segmento espacial: Este segmento está compuesto por los 24 satélites que se encuentran en el espacio. “Los satélites GPS se impulsan solarmente con baterías de niquel-cadmio para proporcionarles energía durante eclipses.” 1 Cada satélite tiene cuatro relojes atómicos. 2-Segmento de control: Se encarga del control total de los satélites, de que estén en correcto funcionamiento y de mantenerlos en órbita. Está compuesto por cinco estaciones de monitoreo, una estación de control principal y cuatro estaciones de observación que se encuentran alrededor de la Tierra. La estación de control principal se encuentra ubicada en Colorado Springs, Estados Unidos y el resto de estaciones en la isla Ascensión (Atlántico del Sur), Diego García (Océano Índico), Kwajalein (Pacífico Occidental) y Hawaii (Pacífico Central). Cada estación de observación rastrea los satélites y transmite sus posiciones a la estación de control principal, donde se determina la posición exacta de los satélites. El sistema GLONASS tiene su estación maestra en Moscú y al igual que el GPS el resto en diferentes lugares de la Tierra.

3-Segmento del usuario: Tiene la función de receptar las señales de los satélites, los receptores pueden ser móviles o fijos. Consta de una antena y un receptor, las señales de los satélites son recibidas por la antena y luego esta transmite al receptor por medio de un cable.

Segmentos de un sistema GPS

Funcionamiento del GPS: El funcionamiento del GPS consta de cinco pasos:

1-Determinación de la posición: Para poder determinar la posición de un punto sobre la superficie terrestre se debe conocer su distancia desde varios satélites, por lo menos deben ser cuatro. 2-Determinación de las distancias: Existen dos métodos para determinar la distancia entre el receptor y el satélite:

• Medición de seudodistancias

• Medición de la fase portadora 3-Obtención de una sincronización perfecta: Para que no existan errores en la determinación de la posición del punto los relojes del receptor y el satélite deben estar perfectamente sincronizados. Pero no siempre se puede conseguir esto debido a que los relojes que se encuentran en los satélites son muy precisos mientras que los relojes de los receptores no lo son, por lo tanto los relojes pueden estar adelantados o atrasados presentándose errores en las distancias, esto es a lo que se llama seudodistancias, por esta razón se realiza la medición de las distancias a cuatro satélites y de esta manera el receptor resuelve el problema de cuatro ecuaciones con cuatro incógnitas para encontrar el desajuste de los relojes determinando la posición correcta del punto.

4-Determinación de la posición de cada satélite en el espacio: La posición de cada uno de los satélites se determina por medio de la estaciones de control, cada satélite pasa sobre todas las estaciones dos veces al día y de esta forma las estaciones pueden determinar su altitud y su posición en el espacio. Algunos receptores también pueden determinar su posición debido a que contienen un almanaque. 5-Fuentes de error: A continuación se presentan algunas fuentes de error que nos sirven para asegurar la exactitud de las mediciones con el GPS:

• La ionosfera puede afectar en las mediciones disminuyendo la velocidad de las señales del GPS, pero los receptores de doble frecuencia pueden solucionar este problema.

• El vapor de agua de la atmósfera también puede causar lo mismo que la ionosfera pero su efecto es muy pequeño.

• Los relojes de los satélites también pueden tener variaciones pero las estaciones de control se encargan de ajustarlos.

• También se pueden producir errores en los relojes de los receptores debido a transferencias eléctricas.

• Cuando las señales no llegan en línea recta sino que chocan en algún objeto se ocasionan errores pero los receptores pueden reducir este problema.

• Dependiendo de la posición de los satélites se calcula la distancia sin que se presenten errores, un receptor puede analizar la posición y escoger los mejores cuatro satélites.

2-La Práctica: Consistió en Ubicar un Polígono de 5 lados en las adyacencias de la Casa de La Cultura del Municipio San Diego, cuyos datos de cada punto (coordenadas Geográficas y cotas) se obtuvieron mediante un GPS, posteriormente se transformaron en coordenadas UTM, para luego determinar el área del polígono. Procedimiento: la práctica se dividió en 2 fases la toma de datos y el procesamiento de las mismas. La toma de datos.

1- Se escogieron los puntos que conformarían la poligonal. 2- Se ubicó el GPS en el primer punto, se encendió el equipo el cual muestra en su

pantalla de inicio “Windows”, luego se escogió el programa terra-sine, y este empezó a sincronizar con varios satélites, cuyo número preferencial seria 4; para dar los datos del primer punto. Una vez seleccionados el equipo eligió los satélites 15,

18, 24, 25, 22. Es importante señalar que cuando exista un cielo nublado para mayor precisión suelen escoger 5 satélites.

3- Se tomaron los datos de los 4 puntos restantes. (coordenadas geográficas y cotas) 4- Se apagó el equipo.

Procesamiento de los datos: 1- Una vez conocidos los datos de cada punto, se procedió a transformar las

coordenadas geográficas en coordenadas UTM, esto se realizó mediante el software Google Earth, en la ventana herramientas en la sección mostrar Lat/long se seleccionó la opción “Universal Transversal Mercator”.

2- En el software Google Earth se creó un polígono con los puntos ya establecidos, luego se guardó dicho polígono como un archivo KML en el ordenador. Se abre la dirección electrónica http://www.freemaptools.com, y se selecciona la opción “área calculator”, se busca el archivo KML y se obtiene el área del polígono elaborado.

Datos obtenidos del GPS en el sitio del levantamiento:

Coordenadas Geográficas Coordenadas UTM Punto 1: Cota: 442,07 msnm Latitud: 10° 13' 58. 548" norte Longitud: 67° 57' 48.752" oeste

Punto 1:

Coordenada Norte: 1131348.71 m N

Coordenada Este: 613515.19 m E

Punto 2: Cota 472,79 msnm Latitud: 10° 13' 59.378" norte Longitud: 67° 57' 47.475" oeste

Punto 2:




Punto 3:




Punto 4:




Punto 5:



Area: 2637.206 m² 0.003 km² 0.652 Acres 28386.650 Feet² Perímetro: 207.041 m 0.207 km

Vista de planta del sitio del levantamiento

Área del polígono:

Valores obtenidos del sitio Web: http://www.freemaptools.com/area-calculator.htm

Área del polígono

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