gps msystem

Ctedra Levantamiento y Carteo Geolgico I GPS MAPPING SYSTEM (Trimble) General Reference

raduccin e interpretacin de texto Marzo de 2003 TIng. Carlos Aliaga

0 51

GPS MAPPING SYSTEM

Referencia General

(Trimble)



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Prefacio

Bienvenidos a la Referencia General de Sistema de Mapeo para los productos GPS de

Trimble. Este Manual introduce en los principios bsicos para hacer Mapas usando GPS.

Provee la informacin que Ud. necesita para usar los productos de mapeo Trimble

Navigation Limited, incluyendo receptores, colectores de datos y software.

Alcance y Audiencia

Este es un Manual de referencia general. Probablemente Ud. no necesita leer este

manual de tapa a tapa pero al menos sepa que informacin t iene disponible. Si ud es

nuevo en GPS o GIS (Geographical Information System), nosotros recomendamos leer

los primeros cuatro captulos.

Organizacin

Este Manual incluye los siguientes captulos:

Capitulo 1, Introduccin a GPS Concepto de cmo trabaja GPS.

Capitulo 2, Introduccin a GIS Que es GIS, algunos conceptos y trminos bsicos

de GIS.

Capitulo 3, Coleccin de datos para GIS Factores que Ud. necesita tener en

cuenta mientras colecta datos GPS para GIS.

Capitulo 4, Exactitud de los datos GPS Consejos y tcnicas para mejorar la

exactitud GPS.

Capitulo 5, Trimble Bulletin Board Service Una gua para usar este recurso. Si ud

tiene modem, encontrara val iosa informacin en el Trimble Bulletin Board.

Glosario Brinda un l istado de trminos GPS y GIS.

Gracias por comprar este producto Trimble. Al f inal izar este manual encontrara un

formulario para escribir comentarios que apreciaremos nos lo envi.

Publicaciones relacionadas

Este manual contiene informacin sobre GPS, GIS y Productos y Servicios Trimble.

Otras fuentes de informacin se discutirn en las prximas secciones.

Otros Manuales

Complementando este Manual, Ud. puede haber recibido gua de usuario para su

receptor GPS, data col lector y software de procesamiento. Todos los manuales que Ud.

ha recibido sirven para aprender a colectar y procesar datos GPS. Donde sea necesario

Ud. encontrara que este Manual hace referencia a los otros Manuales para mayor

informacion.

Notas de Actualizacin

Ud. encontrara una hoja de garanta, con su mapping system. Enviando la hoja con los

datos, Ud. recibir notas de actual izacin. Cuando reciba esos paquetes, lalos.

Contienen informacion acerca de cambios en el hardware y el software.



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Servicio de Bulletin Board

Si t iene modem, controle regularmente el Customer Support Bulletin Board Service

(BBS) por notas de apl icacin, noticias relacionadas a nuevo software y otra

informacion. El numero telefnico es +1-408-481-7800; protocolo 8,n,1.

Asistencia Tcnica

Si t iene problemas y no encuentra la informacion que necesita para solucionar sus

problemas, l lame al Trimble Tecnical Center (TAC). (Ver telfonos en Manual original).

Si l lama al TAC un soporte tcnico ayudara a encontrar la causa del problema y

proveer la asistencia tcnica que Ud. necesite.

FaxBack

Este es un servicio de respuesta automtica de fax para seleccionar documentos y

catalogos (l ista de documentos disponibles). Llame desde un fax y el Fax Back guiara

su l lamada mediante un mensaje pregrabado. Este servicio esta disponible las 24 horas

del da, siete das a la semana. Ud puede ordenar una serie de documentos, incluyendo

hojas de datos, notas de apl icacin, documentacin tcnica, guas de configuracin e

informacion general.

Formulario para comentarios de lectores

El presente manual trae, al f inal, un formulario para que el lector haga sus

comentarios y los enve a Trimble. Si no lo encuentra, los comentarios y sugerencias

puede hacerlos a Trimble Navigation Limited, 645 North Mary Avenue, Post Office Box

3642, Sunnyvale, CA 94088-3642.

Significado del tipo de letra

Ital ica indentif ica menus del software, comandos de menus, cajas de dialogo y campos

de caja de dilogos.

SMALL CAPITALS identif ica comando DOS, directorios, nombres de archivos y

extensiones de nombres de archivos.

Courier se usa para representar lo que Ud. ve impreso en la pantal la mediante el

sistema DOS.

Courier Bold representa informacion que Ud. debe t ipear en la pantal la o una ventana

del software.

Return Ctrl identif ica una tecla funcin del hardware o tecla combinacin que Ud.

debe presionar en su Pc.

Courier negrita representa un botn comando del software.

Notas, Consejos, Advertencia y Peligro

Se usan para enfatizar informacion importante.



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1 Introduccin a GPS

The Global Posit ion System (GPS) es un sistema de posicionamiento satel ital operado

por el Departamento de Defensa (DoD). Cuando este desarrol lado totalmente (recuerde

el alumno que este manual se ha escrito en 1996), proveer informacion de tiempo y

posicin, las 24 horas del da, todo el ao. Este capitulo contiene una breve referencia

a GPS. Incluye los siguientes tpicos:

v Como trabaja GPS.

v Centro de Informacion GPS.

v Componentes GPS del sistema de mapas.

v Correccin Diferencial.

v Aplicaciones de GPS.

1.1 Como trabaja GPS

GPS puede expl icarse en cinco pasos bsicos:

1 Tri lateracin satel ital la base del sistema. 2 Distancia medicin de la distancia desde un satl ite. 3 Medicin exacta del t iempo son necesarios relojes consistentes y un cuarto

vehculo espacial.

4 Posicin del satl ite conocimiento de la posicin del satl ite en el espacio. 5 Correccin de errores correccin de retardo por ionosfera y troposfera.

1.1.1 Trilateracin

Se pueden calcular las coordenadas

de cualquier punto de la t ierra, si se

mide la distancia desde un grupo de

satl ites, a la posicin (del

receptor). Los satl ites actan como

puntos de referencia precisos.

Suponiendo que la distancia desde

un satl ite es conocida, la posicin

buscada se encuentra en la

superf ic ie de la esfera con centro en

el satl ite y radio igual a la

distancia, como muestra la f igura 1-

1.

Si tambin se conoce la distancia

desde un segundo satl ite la posicin

buscada se encontrara ahora en el rea reducida a la interseccin de dos esferas (un

crculo). Ver f ig.1-2.



4 51

Adicionando un tercer satl ite las

posibi l idades se reducen a dos puntos

como muestra la f ig.1-3.

Una de esas posiciones es desechable

por estar fuera del espacio o

movindose a alta velocidad.

Conociendo la posicin de tres satl ites

cualesquiera, las coordenadas pueden

ser calculadas.

En la practica, un cuarto satl ite es

necesario para resolver cuatro

incgnitas, X, Y, Z y Tiempo. Ver f ig.1-

4.

1.1.2 Posicionamiento satelital

La distancia desde un

satl ite se establece

midiendo el t iempo de viaje

de seales de radio desde el

satl ite hasta el receptor.

Para medir el t iempo de

viaje de la seal de radio el

receptor necesita conocer

cuando parte la seal del

satl ite.

Para establecer cuando una

seal abandona un satl ite

el mismo codigo1

PseudoRandom es generado



5 51

al mismo tiempo en el receptor y el satl ite, como muestra la f ig. 1-5.

1 Cada satl ite GPS transmite dos seales de radio, L1 a 1575.42Mhz y L2 a

1227,60Mhz. La seal L1 es modulada con dos cdigos PRN (PseudoRandom noise),

cdigo-P y cdigo-C/A. La precisin del cdigo-P se puede encriptar para uso mil itar. El

codigo-C/A (Coarse/Acquisit ion) no es encriptado. La seal L2 es modulada solo con el

cdigo-P. La mayora de los receptores civi les usan cdigo-C/A para obtener

informacion GPS. Algunos receptores Trimble t ipo topogrfico, usan cdigo-P.

El receptor examina el cdigo ingresado desde el satl ite y mira cuanto hace que ha

generado el mismo cdigo. Esta diferencia de t iempo multipl icada por la velocidad de

la luz da la distancia.

El uso de cdigo es importante porque permite al receptor comparar t iempos. Adems

permite a los satl ites operar en la misma frecuencia ya que se los identif ica por el

PRN de cada uno.

1.1.3 Exactitud del tiempo

Los clculos dependen de la exactitud de los relojes. El cdigo ha sido generado al

mismo tiempo en el satl ite y en el receptor. Los satl ites t iene relojes atmicos con

una exactitud del nanosegundo (mil lonesima de segundo), pero no sucede lo mismo con

los relojes de los receptores por una razn de costo.

Los receptores miden a un cuarto satl ite para resolver el error de reloj. Esta medicin

puede ser usada para resolver errores que ocurren si los relojes del satl ite y el

receptor no estn perfectamente sincronizados.

Por razones de simplic idad, las i lustraciones usadas en esta expl icacin, muestran solo

dos dimensiones y por lo tanto son necesarios solo tres satl ites para calcular una

posicin.

Si los relojes del satl ite y el

receptor son exactos, se puede

obtener una posicin exacta por

medio de la distancia desde dos

satl ites como muestra la f ig.1-6.

Si se hace una medicin desde un

tercer satl ite y todos los relojes

son exactos, la tercera medicin

debera tambin coincidir con la

interseccin, como muestra la

f igura 1-7. No obstante, si el

reloj del receptor adelanta un

segundo, la interseccin de las

distancias de dos satl ites, es

como muestra la f igura 1-8.



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Si se hace otra medicin desde un tercer satl ite y el reloj del receptor adelanta un

segundo, la tercer medicin podra no interceptar con las otras dos, como muestra la

f igura 1-9. Cuando un receptor

obtiene una serie de mediciones que

no interceptan en un punto, la

computadora del receptor empieza a

sustraer o agregar t iempo hasta que

los ajustes permiten la solucin.

Si se requiere tres dimensiones, se

necesitan cuatro satl ites para

cancelar los errores de t iempo.

Mientras se colectan datos GPS en el

campo, cuatro satl ites deben estar

visibles y el receptor disponer al

menos cuatro canales o capacidad

secuencial para cuatro satl ites.

1.1.4 Posicionamiento satelital

Hay 24 satl ites NAVSTAR orbitando

la t ierra cada 12 horas a una alt itud

aproximada de 20.000 km. Los

satl ites orbitan de a cuatro por

cada uno de seis planos incl inados 55 respecto al ecuador. Los satl ites orbitan a una

altura donde el rozamiento atmosfrico es pequeo y las orbitas son muy estables. Los

satl ites son monitoreados constantemente por el DoD. Cada satl ite contiene varios

relojes atmicos de alta precisin y transmiten constantemente seales de radio

usando su propio cdigo identif icatorio. El DoD tiene cuatro estaciones terrestres de

monitoreo, tres estaciones de carga y una estacin de control maestro. Las estaciones

de monitoreo rastrean los satl ites continuamente y le pasan los datos a la estacin



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control. La estacin control calcula las orbitas y los coeficientes de correccin de los

relojes y los enva a una estacin de carga. La estacin de carga transmite los datos a

cada satl ite como mnimo una vez por da.

1.1.5 Correccin de errores

Algunas fuentes de error en GPS son dif c i les de el iminar. El calculo asume que la

velocidad de propagacin de la seal de radio es constante, la velocidad de la luz.

Desafortunadamente la velocidad de la luz es constante en el vaco. Cuando la seal

GPS entra a la ionosfera (una banda de partculas cargadas de 80 a 120 mil las

alrededor de la superficie de la t ierra) y a la troposfera (nuestro cl ima), causas

externas retardan la seal, y provocan que el calculo de la distancia sea incorrecto.

Los receptores Trimble t ienen algunas correcciones para estos retardos.

Errores en los relojes atmicos y las orbitas de los satl ites, pueden ocurrir, pero

estos son menores y se ajustan desde las estaciones de monitoreo.

La interferencia Mult ipath puede introducir error en una posicin GPS. Esto ocurre

cuando la seal rebota en objetos cercanos de la superf ic ie terrestre. La seal

ref lejada interf iere con la seal original. El procesamiento de la seal y antenas

apropiadas pueden minimizar el efecto multicaminos.

Otra fuente de error signif icativa es la Selective/Availabi l ity (S/A): una degradacin

intencional de la seal, operada por el DoD. Esta fuente causa error en la posicin GPS

de 100 metros o mas. Esta inf luencia puede burlarse mediante las tcnicas de

Correccin Diferencial.

1.2 Centro de Informacion GPS

La Guardia Costera de U.S. opera el GPS Information Center (GPSIC). Es un servicio

gratuito. El GPSIC tiene un registro del estado del sistema GPS, un operador disponible

las horas normales de trabajo y un Bulletin Board computarizado. Para conectarse

consultar Manual original.

1.3 Componentes del Sistema de Mapas GPS

Trimble Navigation Limited produce una variedad de productos diseados

especf icamente para apl icaciones de Sistema de Mapas y Servicio de Informacion

Geogrfica. El los son rpidos y exactos para crear y mantener datos en las bases de

datos geogrficos. Los productos de Mapas incluyen receptores GPS, datacolectores y

software. Esta seccin trata cada uno de esos componentes.

1.3.1 Receptores

Los receptores GPS calculan posiciones cada un segundo y aseguran una exactitud

submetrica a 5 metros, con Correccion Diferencial. Los receptores varan en tamao,

peso, cantidad de posiciones que almacenan, y en numero de canales que usan para

rastrear satl ites. Durante una travesa o estando parados en un sit io, los receptores

reciben seales desde los satel ites GPS y luego calculan la posicin. La posicin

calculada se muestra en pantal la como coordenadas. Los receptores GPS tambien

calculan la velocidad, el heading y el bearing del viaje, cuando se navega entre dos

puntos (heading, azimut de viaje; bearing, azimut necesario para l legar a destino).

1.3.2 Colectores de Datos

Son computadoras de mano con software de coleccin de datos. Algunos registran

atributos de punto mientras otros solo almacenan posiciones. El software controla al



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receptor GPS. Parmetros de configuracin controlan la frecuencia y cantidad de datos

almacenados. Los datacolectores varan segn el peso, tamao, t ipo de dato que

almacenan, cantidad de informacion que almacenan, etc. Algunos datacolectores se

pueden conectar por separado al receptor GPS. Algunos combinan el receptor GPS y el

datacolector en una simple pieza de hardware.

1.3.3 Software

Cada sistema de mapas GPS viene con un programa procesador. Despus de volver del

campo, el software permite descargar la informacion de posiciones y caracterst icas

desde su colector de datos a su Pc. El software mejora la exactitud de los datos usando

una tcnica que se l lama Correccin Diferencial. El software muestra sus datos GPS.

Algunos programas proporcionan la edicin de funciones de modo que los datos de

posiciones y atributos puedan manipularse, ajustar o borrar. Algunos programas

tambin permiten funciones de graficacin. Los paquetes de software varan de

acuerdo a la cantidad de edicin de caracterst icas y posibi l idades de exportacin. GPS

ayuda en la captura de caracterst icas y atributos geogrficos, que luego pueden

ingresarse a los Sistemas de Informacion Geogrfica u otras bases de datos. El

programa procesador de datos GPS exporta los datos a un GIS pudindose combinar

con la informacion de otras fuentes para el ulterior anl isis del mapa.

1.4 Correccin Diferencial

Es una tcnica que aumenta la exactitud de los datos GPS colectados. Implica el uso de

un receptor en un punto de coordenadas conocidas, la estacin base, y la coleccin de

posiciones GPS en locaciones desconocidas con otros receptores, mviles o remotos.

Los datos colectados en el sit io conocido se usan para determinar los errores

contenidos en los datos satel itales. La informacion de la estacin base se apl ica luego

a los datos colectados por los receptores mviles y fuera de la sesin de coleccin de

datos, las diferencias se usan para cancelar los errores de las posiciones moviles3. Ud.

necesita conocer la posicin de la estaci base con mucha precisin ya que la exactitud

del mtodo depende de ese dato clave.

3 Las fuentes de errores incluyen: Selective Availabi l ity, relojes de los receptores,

relojes de los satl ites, retardo inosferico y atmosfrico.

Existen dos mtodos para real izar la Correccin Diferencial: Tiempo real y

Postprocesamiento.

1.4.1 Real-Time Differential Correction

La estacin base calcula y transmite por radio el error de cada satl ite a medida que

recibe los datos. Esta correccin la recibe el Rover y la apl ica a la correccin de las

posiciones que esta calculando. El resultado es que la posicin mostrada en pantal la es

posicin corregida diferencialmente. Estas posiciones corregidas se pueden guardar en

un archivo del data colector. Las correcciones en t iempo-real son formateadas usando

las recomendaciones de RTCM SC-1044. Todos los receptores Trimble pueden ejecutar

este mtodo.

4 Esto es Radio Technical Commission for Marit ime Services Special Comittee Paper

N104. Este paper recomienda un mtodo de codif icacin de la seal GPS diferencial

para ser usado por receptores remotos.



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1.4.2 Postprocessed Differential Correction

La estacin base registra el error de cada satl ite en un archivo de su computadora. El

rover tambin graba sus propias posiciones en un archivo de su computadora. Cuando

se regresa a la Oficina, luego del trabajo de campo, los dos archivos son sometidos a

un proceso del software cuyo producto es un archivo rover corregido diferencialmente.

Todos los productos del Sistema de Mapas Trimble incluyen software para ejecutar este

mtodo.

Una caracterst ica exclusiva del Sistema de Mapas Trimble es que las dos tcnicas de

correccin se pueden usar siempre. Si por ejemplo, mientras usa real-t ime, el radio

enlace se pierde o la seal se vuelve intermitente (Ud. esta fuera de sintona), el

receptor continua registrando posiciones incorrectas que despus se pueden corregir

mediante el post-procesamiento.

1.5 Aplicaciones de GPS

El Sistema de Mapas GPS de Trimble se puede usar en una variedad de apl icaciones.

Crean y actual izan base de datos GIS en diversas discipl inas de las ciencias de

recursos naturales, desarrol lo y anlisis urbano, agricultura y ciencias sociales.

Informacion de posicin, t iempo y caracterst icas se colectan caminando, navegando,

viajando por t ierra y volando alrededor de los lugares de inters.

1.5.1 Aplicaciones a los Recursos Naturales

Especial istas en recursos naturales como forestadores, gelogos, gegrafos y biologos

usan el sistema de mapas GPS para registrar informacion de posicion y atributos. Por

ejemplos, los forestadores registran informacion de atributos acerca de la edad, alto,

cantidad y t ipo de madera que luego sirve para desarrol lar standares de maderas,

replantacion, etc. Los Biologos ubican los habitats si lvestres, los mapean y registran la

cantidad de animales y otros atributos.

GPS ayuda en la coleccin de datos del suelo que combinados con modelos de terreno

permiten predecir reas que requieren un manejo especial. Algunas otras apl icaciones

a los recursos naturales incluyen el mapeo de pozos de agua; levantamiento de lagos,

reas de inundacin, r os, habitats de peces y vida si lvestre, cambios de la l nea

costera, clasif icacin de zonas por vegetacin y cl ima, etc.

1.5.2 Aplicaciones Urbanas

Incluyen mapeo de transporte e infraestructura. Las cal les y rutas se pueden

digital izar con mviles que recorren los caminos. El estado de las rutas, pel igros y

reas que necesitan reparacin se ingresan al levanta-miento como caracterst icas,

atributos y valores para real izar un inventario y anlisis posterior con un programa

GIS.

GPS participa en el mapeo elctrico, telefnico, cursos y depsitos de agua, red de

gas, red cloacal. Items como baches, hidrantes contra incendios, se pueden mapear

como puntos con informacion asociada. Los servicios de inspeccion y mantenimiento

usan GPS para desplazarse hasta el lugar directo donde necesitan atencion.

Otras apl icaciones urbanas consisten en el mapeo de parcelas de t ierra, cal les

caracterist icas, edif ic ios publicos,etc.

1.5.3 Aplicaciones Agricolas



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El sistema de mapas GPS ayuda a del inear t ierras aptas para la labranza. Microcl imas,

t ipos de suelo, cosechas, reas con malezas, plantas deseadas, daos por insectos y

campos de cosechas se pueden registrar y georeferenciar. La posicin del tractor o el

aeroplano se pueden relacionar con el t ipo de suelo para apl icar productos qumicos

solo donde son necesarios. Esto reduce los costos y la contaminacin de suelos y aguas

por exceso de apl icacin de fert i l izantes e insecticidas. La tecnologa GPS asiste a los

agricultores en registrar la historia de los campos y poder analizar el efecto de la

practica de diferentes t ipos de cult ivos.

1.5.4 Aplicaciones en Ciencias Sociales

Arquelogos e historiadores usan el sistema de mapas GPS para orientarse y l legar a

sit ios de inters. Para proteger esos sit ios de la destruccin furtiva los waypoints

l levan nombres codif icados. Cuando se encuentra el waypoint deseado una nota

grabada permite entrar al GIS u otra base de datos. Una apl icacin en ciencias sociales

fue un estudio real izado por antropologistas en la jungla de Venezuela. Los

antropologistas exploraron territorio desconocido en la jungla y usaron el sistema de

mapas GPS para local izar y mapear tr ibus desconocidas. La posicin y datos culturales

que fueron colectados ayudaron al gobierno para crear reas de reserva que

aseguraron a las poblaciones indgenas la no perturbacin por parte del desarrol lo

econmico.

1.5.5 Otras Aplicaciones

El sistema de mapas GPS se puede usar en algunas apl icaciones que requieren t iempo

y posicin precisos y otra informacion especif ica. El producto f inal no se l imita a

grficos y mapas. La posicin y t iempo registrados se pueden transferir a un software

para su posterior procesamiento. Permite ubicar rpidamente lugares especf icos donde

se requiere la asistencia por naufragios, incendios, etc. Montando receptores GPS en

aviones o hel icpteros y volando alrededor de superf icies afectadas, se puede

establecer rpidamente el rea bajo fuego. El permetro incendiado se grafica

superpone con mapas existentes para asist ir a los bomberos. El rea bajo fuego y el

permetro se convierten a formato GIS para asistir la operacin de ataque. Un rasgo

destacado de los sistemas de mapas GPS es que mantienen un sistema de referencia

comn para la coleccin de datos. Cuando se usa GIS , es frecuente la necesidad de

usar un mismo sistema de referencia con sets de datos de procedencia diferente. Los

datos colectados con GPS pueden ser referenciados para controlar puntos en una

superf icie geodsica mundial (esto es, una superf icie referida a un el ipsoide). GPS usa

el World Geodetic System-1984 como sistema de referencia comn. El sistema de

mapas GPS es tambin ti l en datos de imgenes satel itales de la t ierra, mapas

digitales y para la georreferenciacion de fotogrametra.

1.6 Lecturas sugeridas

Para mas informacion de GPS, consulte lo siguiente:

v D.Wells, Guide to GPS Posit ioning.

v A.Leick, GPS Satel l ite Surveying.

v B.Hofmann y otros, Global Posit ioning System, Theory and Practice.

v GPS World, News and Applications of the Global Positt ioning System.

Para mayores detal les de esta Bibl iografa, ver manual original.



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2. Introduccion al GIS

Un GIS es un sistema de gestin de una base de datos computarizada, diseada para la

captura, almacenamiento, anl is is y muestra de datos espaciales. Otros paquetes de

software que se usan para mapear incluyen sistemas de diseo y dibujo (CAD), mapeo

automatizado (AM), sistemas de gestin fci l (FM), o Sistemas de informacion terrestre

(LIS). A los f ines de nuestra discusin todo se referir a Sistema de Informacion

Geogrfica. Cada objeto encontrado en un GIS se puede relacionar a un lugar de la

t ierra y puede ser mapeado. Los objetos de un GIS se definen mediante su local izacin

y mltiples atributos que describen las caracterst icas del objeto. Los archivos que

contienen informacion GIS se pueden relacionar a otros en una base de datos

geogrficos continua. El sistema de mapas GPS de Trimble t iene una herramienta de

captura de datos para un GIS. Su paquete de mapeo Trimble, incluye un software de

procesamiento que permite transferir sus datos GPS a un GIS de manera fci l y

eficiente.

1.7 Data Capture

Un GIS le permite integrar datos que han sido colectados en diferentes fechas, a

diferentes escalas y usando variados mtodos de captura. Las fuentes de datos

incluyen mapas en papel o transparencia, datos escritos, archivos digitales, e

informacion almacenada en la memoria humana. Sin un GIS la integracin de datos es

muy lenta y cara. En el pasado los datos para un GIS eran capturados digital izando

mapas existentes, ingresando manualmente los datos y escaneando informacion. Los

mapas originales contenan errores de transcripcin y estaban en una escala no

deseada. Un GIS contiene informacion actual izada. GPS le permite obtener exactitud,

datos actual izados donde y cuando los necesita, a un costo relativamente bajo. Con la

herramienta mapa GPS puede definir un diccionario de datos y colectar atributos en el

campo al mismo tiempo que colecta datos posiciones. Esto es rpido, el imina errores

de transcripcin y asegura que la informacion en su base de datos es actual izada. La

captura de datos para un GIS es una tarea interminable. La necesidad permanente de

colectar datos nuevos para un GIS es lo mas caro. Con la herramienta de captura de

datos GPS se abrevia y simplif ica la coleccin de datos para un GIS logrando al mismo

tiempo exactitud y actual idad.

1.8 Tipos de Datos

Hay dos t ipos principales de datos en un GIS: datos cartogrficos y no-grficos.

1.8.1 Datos Cartogrficos

Los datos cartogrficos es informacion almacenada en forma digital. Son las

caracterst icas geogrficas que describen un mapa. Estas caracterst icas se clasif ican

como puntos, l neas y pol gonos. (Los pol gonos se l laman tambin reas o regiones).

Cada entidad de un mapa se puede definir como un punto, l nea o pol gono.

Points

Un punto representa una caracterst ica para el cual es necesario solo las coordenadas

del lugar geogrfico. Ejemplos de puntos-caracterst icas son los vrtices de un rea

rectangular, ojos de agua, accidentes de traf ico, postes de uti l idad publ ica, cruce de

cal les, etc.



12 51

Lneas (arcos)

Una l nea esta hecha de una serie de puntos conectados. Es una entidad

unidimensional que tiene largo pero no ancho. Ejemplos de l neas son senderos de

animales, rutas, borde parcial de un lago, cualquier trayectoria o recorrido, etc.

Polgonos (reas)

Un pol gono es una rea cerrada por l neas. Es bidimensional; el rea encerrada por el

pol gono tiene ancho y longitud. Ejemplos de caracterst icas-polgonos son el permetro

de un volcn, la ori l la de un lago, los l imites de cualquier regin, etc.

1.8.2 Datos no-grficos

Esto es informacion descriptiva almacenada en una base de datos, relacionada a

caracterst icas local izadas en un mapa. La informacion descriptiva se l lama un atributo.

Un atributo comn a todas las caracterst icas es su posicin geogrfica el cual puede

l levar el nombre LOCATION. Otros atributos dependen la caracterst ica mas

importante para una propsito determinado. Por ejemplo:

v Una parcela de t ierra t iene dueo, tamao y un uso.

v Un pozo de petrleo es de cierto t ipo y t iene un rendimiento diario.

v Una camino t iene nombre, t ipo de calzada, y puede estar designada como ruta

con numero.

Cada una de estas caracterst icas se pueden identif icar especf icamente en un GIS

dndole al atributo un nombre. como DUEO, NOMBRE DE CALLE, USO DEL

TERRENO, ETC.. Cada atributo t iene un conjunto de posibles valores l lamados de

dominio. El dominio del atributo ROAD-NAME es el nombre de todas las cal les en el

rea de inters. Cada caracterst ica t iene asociada atributos y, estos, valores. Por

ejemplo, las cal les en general t iene nombres pero una cal le particular se l lama Ignacio

de La Roza. El atributo Nombre de Calles es de todas las cal les e Ignacio De La

Roza es el valor de dicho atributo para una cal le especif ica.

1.9 Estructura de los Datos

Hay dos t ipos de estructura de datos: topologa y capas.

La topologa se ref iere a la relacin espacial subyacente que conecta las

caracterst icas. La topologa proporciona la lgica que conecta puntos, l neas y

pol gonos con el siguiente y esto no puede ser modif icado por el operador. Las capas

permiten que el usuario pueda estructurar los datos en el GIS.

1.9.1 Topologa

La informacion topolgica describe como las caracterst icas espaciales se relacionan

unas con otras y por lo general esto no puede ser cambiado por el operador. Cuando se

describe donde esta algo, se dice que esta a la izquierda o mas adelante o a alguna

distancia de otro objeto. Esta definicin no es precisa siempre para un GIS. El GIS

requiere definiciones precisas que le proporciona la topologa para real izar anlisis del

espacio. La topologa define el parentesco posicional de las caracterst icas mediante la

definicin de los atributos. Esto incluye informacion acerca de que niveles son

conectados entre caracterst icas, como los puntos se conectan entre si y aquel las

l neas que conforman polgonos. Esta informacion es almacenada dentro del GIS.



13 51

La informacion topolgica permite al GIS real izar relaciones subyacentes de manera de

subrayar pol gonos o separar pol gonos, determinar si una l nea esta dentro de un

pol gono, y determinar la proximidad de una caracterstica con otra. El anlisis y

manipulacin real izadas mediante sistemas GIS no-topolgicos es muy l imitada. (como

es un sistema CAD). Antes de adquir ir un GIS piense en su estructura subyacente y

asegrese que cumple con los requerimientos deseados.

1.9.2 Capas

Muchos GIS permiten separar la informacion de un mapa en categoras lgicas l lamadas

mapa-capas. Tambin se l laman mapas temticos, niveles o coberturas. Las capas

contienen informacion acerca de un t ipo de caracterst ica, t ipos de suelos, reas, o

acerca de un pequeo grupo de caracterst icas relacionadas, como son servicios

pblicos (l neas de gas, telfono, electricidad, por ejemplo). Los datos estn

clasif icados dentro del mapa en capas lgicas de manera que se pueden anal izar por

separado, solas o combinadas con otras capas. Para obtener del anl is is resultados

ti les, todas las capas de datos del GIS se pueden registrar en el sistema de

coordenadas de la base de datos. Las capas se pueden usar para la creacin de mapas

compuestos mediante la superposicin de los mismos en la pantal la de la computadora

o en un proyector. Durante el anl isis se crean nuevas superposiciones mediante la

combinacin de las existentes. Nuevas composiciones se pueden lograr para crear

nuevos escenarios. Lgicamente la separacin de datos en estratos faci l i ta la gestin y

el uso de la base de datos y sus productos.

1.10 Anlisis de Datos

El anl isis de datos permiten derivar nueva informacion desde los contenidos de la

base de datos. El anlisis de datos incluye:

v Separacin de caracterst icas por capas.

v Interrogar por propiedades de caracterst icas.

v Reclasif icacion, fusin y borrado de caracterst icas.

v Pulimiento de

caracterst icas.

La f igura 2-1 es un ejemplo de

una simple interrogacin. El

operador de GIS necesita

conocer que casas estn

construidas en terreno de

rel leno. Dos t ipos de datos,

t ipos de suelo y ubicacin de

casas para una rea geogrfica

definida, se usan para

responder la pregunta.



14 51

El GIS usa los datos provistos por ambas capas de informacion y las integra para

formar una nueva fuente de informacion. El enlace entre las dos capas de informacion

es la ubicacin geogrfica (latitud y longitud) de cada entidad. Siguiendo la simplicidad

del ejemplo es fci l para el ojo humano seleccionar las casas construidas en el rea de

rel leno. No obstante si su rea de trabajo es muy grande, la tarea puede ser dif c i l .

1.11 Datos Mostrados

La muestra de datos incluye la creacin de grficos, muestra estadst ica de datos,

creacin de productos cartogrficos y el informe de estos productos combinados.

Algunos productos creados con un GIS son simples pantal las escritas. Otros productos

son copias r gidas de archivos tabulares o mapas o archivos para usar en otros

programas de computacin.

1.12 Gestin de Datos

Los datos GIS deben ser usados cuidadosamente si es para proporcionar informacion

ti l . El manejo de datos incluye la creacin de mtodos estndar para la introduccin,

actual izacin y recuperacin de datos. El gerenciamiento de datos tambin involucra la

capacidad de almacenamiento de archivos y el control de usuarios para el acceso de

archivos para leer, modif icar u otros propsitos. Ud. necesita un GIS organizado y

f lexible para real izar eficientemente las tareas de gerenciamiento.

1.13 Lecturas sugeridas para GIS

Para mas informacion de GPS consulte los siguiente:

v P.A Burrough, Principles of Geographical Information Systems for Land

Resources Assessment.

v C.J. Date, An Overview of Database Management.

v P.H. Denninson, 1991-1992 International GIS Sourcebook.

v P.Denshem, Spatial Decision Support Systems.

Y sigue la l ista. Para mayor informacion consultar paginas 2-8 y 2-9 del Manual

original.

Colectar datos GPS para un GIS

GPS es una excelente herramienta de captura de datos para la creacin y

mantenimiento de un GIS. Existen algunas consideraciones a tener en cuenta mientras

se usa GPS para capturar datos para un GIS, como es la preparacin del colector de

datos en el campo y durante el procesamiento posterior en la of icina.

3.1 Ventajas de la coleccin de Datos GPS

Existen varias maneras de capturar datos para un GIS: digital izando y escaneando

mapas existentes, usando fotografas areas y fotogrametra, t ipeando texto

manualmente en una base de datos y transfir iendo archivos desde otras fuentes. GPS

proporciona una tcnica de captura de datos que es rpida y precisa. Es importante

que el dato ingresado a un GIS sea exacto. Un GIS mejora la investigacin y toma de

decisiones, pero el valor derivado de la informacion de un GIS reside en los datos

ingresados. Datos de cal idad pobre ocasionan errores o interpretaciones poco claras.



15 51

GPS es una excelente herramienta para colectar datos geogrficos precisos. El uso de

GPS le proporciona informacion actual izada. Una causa de error frecuente en GIS es la

fuente de material pobre: mapas demasiados viejos muestran solo parte del detal le,

estn fuera de escala o no contienen la informacion requerida. Los datos GPS son

colectados directamente en el campo y son transferidos a un GIS con informacion

actual izada. Los errores con otros mtodos de captura de datos se introducen durante

la transcripcin de datos, entrada de texto y digital izacion. Debido a que los datos GPS

se capturan en forma digital, es mas rpido y fci l transferir los a la base de datos del

GIS. El error de transcripcin queda el iminado. Uno de los problemas mas comunes con

las fuentes de materiales es la exactitud geogrfica. Fuentes de materiales pobres,

instrumentos defectuosos o poco alcance o errores de operador, disminuyen la

precisin de las posiciones por debajo del nivel de tolerancia. Por lo general los fondos

y el t iempo son insuficientes para la coleccin de datos que requieren cierto nivel de

exactitud. Las posiciones GPS pueden usarse para verif icar la exactitud de otros mapas

y productos GIS por medio de la comparacin de los datos GPS con el mapa o GIS

cuestionado. Puede comparar datos mediante la creacin de grficos a escala deseada

o puede importarlo dentro de un GIS existente para compararlo.

3.2. Consideraciones sobre la Coleccin de Datos

Esta seccin subrayar la importancia de planif icar antes de usar GPS para colectar

datos GIS.

3.2.1 Definicin de Dato

Decidir cuando se quiere colectar es un aspecto importante de su operacin. Piense

sobre la cantidad de datos que quiere colectar, la estructura y si sern adecuados a los

ya existentes. Antes de empezar haga un plan cuidadoso en un papel. Cree un plan

prel iminar para su proyecto describiendo el propsito, alcance y trabajo, y el posible

uso de los datos. Si su proyecto es muy grande seria preferible que lo discuta con

agencias o expertos locales. Hay que considerar que la informacion valorable y el uso

potencial de los datos puedan afectar la definicin del proyecto. Cuestionarios,

reuniones o l lamadas telefnicas pueden ser apropiados si la base de datos ser

compartida por muchos usuarios. Si Ud. t iene un sistema que le permite colectar

caracterst icas y atributos, necesita un software para crear el diccionario de datos. Un

data dict ionary es lo mismo que una l ibreta de campo que l ista las caracterst icas que

Ud. quiere colectar. Eso se transfiere a su colector de datos y a medida que se real iza

el levantamiento, se seleccionan las caracterst icas y atributos apropiados. La creacin

del diccionario es importante para que la informacion adquirida en el campo este de

acuerdo a la pregunta formulada antes al GIS. Debera leer el Manual del Usuario del

Software y famil iarizarse con la creacin de un diccionario. Algunos aspectos

relacionados a la creacin de un diccionario de datos a tener en cuenta, son los

siguientes:

v Cual es la apl icacin en el GIS? Esto afecta la informacion que se va a colectar.

v Cuantas caracterist icas quiere colectar? Tanto el Sof-tware GPS como el GIS

t ienen l imites. Mediante la captura de uno o dos atributos, ud podria atraer el

interes de otro grupo de sus potenciales usuarios. El valor de la base de datos

crece si la cantidad de informacion es mayor.No obstante hay que tener en

mente esas l imitaciones. Datos redundantes hacen larga la se-sion de captura y

el proceso.



16 51

v Como estn estructurados los datos? Piense como se relacionan entre si

diferentes caractersticas en la vida real y en el GIS. Considere como el GIS

establece la relacin subyacente (parentesco) entre una caracterst ica y sus

atributos y si esto inf luye el diseo de su diccionario de datos.

v Como colectara los datos? Diferentes t ipos de caracterst icas se pueden

combinar en un archivo o se pueden capturar por separado en diferentes

archivos.

v Cuales son las l imitaciones de una diccionario? Ud. necesita mas de uno? Existen

l imites internos de espacio, cantidad de caracteres y cantidad de caracterst icas.

Refirase a Gua del usuario del software para mayor informacion.

v Como procesara los datos? Famil iarcese con su procesador de datos GPS. Hay

formas de editar y manipular los datos que pueden afectar su decisin de cmo

capturar-los. Por ejemplo Ud. puede combinar caracterst icas des-de archivos

separados en uno solo o separar una combinacin de caracterst icas en varios

archivos.

v Que pasa con los datos existentes? Si Ud. ya cuenta con una base de datos

piense como l igar el diccionario para que la nueva informacion sea adecuada a la

que ya existe.

v Que unidades, datum y sistemas de coordenadas va a usar ?. Estos parmetros

hay que configurarlos tanto en la PC como en el receptor. Si ya cuenta con datos

debera usar la misma configuracin para que la transferencia a GIS resulte

apropiada.

Algunos productos mapa GPS no incluyen la posibi l idad de crear diccionarios de datos.

No obstante se pueden colectar en el campo, caracterst icas puntos, l neas y pol gonos

de la manera descrita en seccin 3.2.3.

3.2.2 Cuando y donde capturar Datos

Decidir el lugar y el momento de la captura de datos depende de la apl icacin. En

general hay que pensar en las condiciones del t iempo y del terreno, el tamao del rea

del proyecto y las obstrucciones que afecta la visibi l idad satel ital en muchos lugares.

Tambin es conveniente para lograr precisin, capturar bajo una buena configuracin

de satl ites. El software trae una opcin que permite planif icar la sal ida seleccionando

el mejor momento.

3.2.3 Colectar Datos en el Campo

Los pasos especf icos que hay que dar para la coleccin de datos f iguran en el manual

del receptor. No obstante esta seccin se ref iere a unos pocos puntos que Ud. debe

tener en cuenta a la hora de capturar datos. La forma en que los datos se van a

capturar depende de la capacidad tanto del usuario como de su sistema de mapa. Si

cuenta con diccionario puede abrir un archivo y seleccionar la caracterst ica que desea

registrar. Si no t iene diccionario recomendamos registrar una caracterist ica por

archivo; por ejemplo, un archivo para hidrantes contra incendio, un archivo por cal le.

Ud. puede identif icar la caracterst ica ingresando una nota o mediante el nombre del

archivo. La denominacin de archivos es una parte importante en la coleccin y

procesamiento de sus datos. Permite rastrear los conjuntos de datos estableciendo una

denominacin convencional para su oficina. Con GPS se pueden colectar cantidades

enormes de datos rpidamente. El rastreo y recuperacin de datos puede ser un

problema si la gestin es pobre. El personal que usa la database debiera adoptar la



17 51

misma convencin y usarla consecuentemente. El nombre del archivo puede incluir

alguna indicacin sobre su identidad. Hay tres formas populares de hacer esto. DD son

caracteres para el dia, MM para el mes, YY para el ao y HH para la hora. Las XX estn

reservadas para letras o nmeros que identif ican la caracterst ica, el receptor, el t ipo

de receptor, la of ic ina o el grupo o la estacin base. Recuerde que el nombre esta

l imitado por DOS a un mximo de ocho caracteres.

XXDDMMYY.SSF Por ejemplo: FH11O393.SSF

Ventaja: Esta marcada la fecha claramente.

Desventaja: La fecha se l leva 6 caracteres y deja solo 2 para el archivo.

Archivos colectados en la misma fecha l levan el mismo nombre.

XXXXDDMM.SSF Por ejemplo: FHYR1108.SSF

Ventaja: El da y el mes estn marcados claramente y ocupan 4

caracteres dejando 4 para la identif icacin. Archivos

colectados el mismo da t ienen el mismo nombre.

Desventajas: Los nombres se repiten despus de un ao

XXXXXDDD.SSF Por ejemplo: FHYRT365.SSF

Ventajas: Lleva 3 para identif icarlo dejando 5 para caracterizarlo.

Desventajas: Los nombres se repiten despus de 1 ao.

Los archivos colectados el mismo da l leva el mismo nombre.

XMMDDHHX.SSF Por ejemplo: R012110.SSF

Ventajas: La mayora de los datacolectores generan automticamente este

nombre. Deja solo 2 caracteres para identif icarlo.

Desventajas: Lleva 6 caracteres para identif icar la Los archivos colectados en la

misma hora l levan el mismo nombre.

3.2.4 Procesamiento de los Datos

Cada vez que Ud. a colectado datos, use el software GPS para descargarlos en su PC

para corregirlos, mostrarlos, manipularlos y transferir los a un GIS en formato

apropiado. Los pasos especf icos estn expl icados en su manual gua de usuario.

Es importante recordar lo siguiente:

v Configure una denominacin de archivos convencional.

v Haga copias de seguridad de todos los archivos antes de transferir los.

v Asegrese de que sean correctos las unidades, el datum y el sistema de

coordenadas cuando convierta archivos de datos a archivos GIS.



18 51

4 Datos GPS precisos

La exactitud GPS puede variar desde 1 cm a mas de 100 metros, dependiendo del

equipo, las tcnicas de procesamientos de datos y otros factores.

El grado de exactitud de sus datos depende de s conocimiento y habil idad del uso de la

Tecnologa GPS.

Recuerde que las coordenadas horizontales derivadas de GPS son cinco veces mas

exactas que las coordenadas verticales del mismo punto. Algunas tcnicas y

equipamiento logran una precisin de 1 cm horizontal y la exactitud vertical asociada

de 2 a 5 cm. Existen tcnicas y equipos que dan solo 2 a 5 metros de exactitud

horizontal. La exactitud vertical asociada es de algunas decenas metros.

Esta seccin ensea conceptos que le ayudaran a maximizar la exactitud de sus datos

GPS. Se consideraran los siguientes tpicos:

v Equipo.

v Plan de Coleccin de Datos.

v Parmetros recomendados para coleccin de datos.

v Procedimientos de coleccin de datos.

v Postprocesamiento de datos.

4.1 Equipo

El equipo que el i ja afectara la exactitud de las posiciones GPS.

4.1.1 Receptores

Los receptores Trimble se dividen en dos categoras en funcin del procesamiento de la

seal GPS:

v Receptores que usan la informacion contenida en el cdigo C/A para calcular

posicin.

v Receptores con canal de fase que usan la seal de radio propia para calcular

posicin.

Estos dos procesos no son mutuamente excluyentes, algunos receptores de cdigo C/A

pueden real izar tcnicas que procesan la fase de la seal y todos los receptores de

fase de seal calculan posiciones C/A. Sin Selective Availabi l ity estas posiciones

poseen una exactitud de alrededor de 12 metros CEP1 (30 metros 2Dmrs). Para mas

informacion ver Selecive Availabli l ity en seccion 4-6.

Receptores que usan codigo C/A

El rango de precisin varia de submetrico a 5 metros CEP1 con correccin diferencia.

CEP: media del 50% de las posiciones que estan dentro de un circulo horizontal con

radio igual al valor especif icado. 2dRMS es la media de aproximadamente el 95% de las

posiciones dentro del valor horizontal especif icado.



19 51

Los receptores de cdigo C/A no necesitan mantener una conexin constante con los

satl ites para calcular posicion. Esto permite usar el receptor de cdigo C/A en

ambientes hosti les como debajo de rboles.

Receptores con canal de fase

La tcnica de procesamiento de la fase de la seal requiere mlt iples receptores

funcionando simultneamente. La capacidad de precisin de estos receptores es de 1

cm 1 parte por mil ln de la distancia entre dos receptores. Esta distancia se ref iere

comnmente a la distancia de la l nea de la base. Los receptores de fase t iene mas

elaborado el post-procesamiento y los requerimientos para la coleccin de datos son

mas estrictos. Los receptores de fase en modo cinemtico requieren conexin

constante a cuatro satl ites como mnimo para calcular posicion. Los receptores de

fase requieren cielo claro para ver satel ites.

Numero de Canales

Un minimo de cuatro satel ites GPS se requieren para calcular posicion GPS exacta en

tres dimensiones.

Advertencia: las posiciones GPS se pueden calcular con 3 satl ites si Ud. proporciona

el dato alt itud. No obstante, si la alt itud (respecto al el ipsoide WGS-84) es incorrecta,

la posicin calculada ser tambin incorrecta en una magnitud similar. Esto se conoce

como calculo de posicin GPS en dos dimensiones (2D). Son posiciones por lo general

inexactas porque es dif c i l obtener una alt itud exacta.

Un receptor de canal simple puede recibir secuencialmente las seales de todos los

satl ites requeridos. El canal tambin es compartido entre los satl ites rastreados para

obtener el mensaje de navegacin. Un receptor GPS multicanal usa varios canales para

rastrear satl ites en forma simultanea. Los receptores GPS multicanal trabajan mejor

que los de canal simple. Si las condiciones son buenas para un receptor de cdigo de

un solo canal, estacionario, sin obstrucciones en el cielo, sin efecto multipath u otra

causa de degradacin de la seal, la diferencia es despreciable. No obstante, en la

practica, el receptor se t iene que mover para muchas apl icaciones y las seales de los

satl ites se pueden interrumpir momentneamente e interrumpen las funciones del

receptor. Se necesita al menos 4 canales para el procesamiento de la fase de la seal y

obtener alta precisin. Esto se debe a que un receptor de fase dedica un canal a cada

satl ite que rastrea. Cuando un receptor GPS se usa como estacin base, es

imprescindible que rastree cada satl ite visible. Por esta razn los receptores Trimble

diseados para ser usados como estacin base t ienen entre nueve y doce canales.

Cuando se usa mascara de elevacin recomendada, hay pocos lugares que t ienen mas

de nueve satl ites visibles simultneamente y ninguno que tenga mas de 12. Los

receptores Trimble diseados para ser usados como rovers pueden rastrear como

mnimo ocho satl ites. Esto es mas que suficiente para apl icaciones mviles. En estas,

se requieren cuatro o mas satl ites para calcular posicin. Los receptores corrientes,

grado Mapas, de Trimble traen entre seis a doce canales. Los receptores que t ienen de

ocho a doce canales, rastrean satl ites continuamente, y siguen simultneamente

tantos satl ites como canales. Para modelos de seis canales, el receptor rastreara a

seis satl ites al mismo tiempo. Cuando hay visibles mas de seis satl ites, el receptor

sigue a los cinco que ofrecen PDOP mas bajo y f i ja posicin. Usa el sexto canal para



20 51

rastrear en forma secuencial el resto de los satl ites. Esto es conveniente cuando se

quiere leer una posicin y un satl ite, de los cinco canales, es obstruido por un edif icio

o rbol. El secuenciamiento optimiza la energa consumida y actual iza la medida.

Receptores de codigo C/A o P

Los satl ites GPS transmiten dos cdigos por el mismo canal. Los receptores grado

Mapas de Trimble, de uso civi l , uti l izan el codigo Coarse/Acquisit ion. Los satl ites

tambin transmiten el cdigo Preciso (P-code). La mayora de los receptores mil itares

usan cdigo P. Unos pocos receptores de uso civi l pueden usar cdigo P, adems de

cdigo C/A. El cdigo P es mas exacto, pero en general esta restringido a uso mil itar.

Los mil itares se reservan el cdigo P encriptado que pasa a l lamarse cdigo Y (Y-code).

Este encapsulamiento se l lama Anti-Spoofing (AS). Ver pag 4-7 para mayor

informacion.

4.1.2 Colector de Datos

Hay disponibles varios diferentes colectores de datos para usar con receptores GPS

Trimble. Varan en trminos de aptitud, requerimiento de energa, y capacidad de

datos. El t ipo de colector de datos seleccionado no inf luye en la precisin de los datos.

Una variedad de opciones ofrecidas son eficientes y faci l i tan la coleccin de datos para

su apl icacin. Si Ud. t iene que elegir debera basarse en su necesidad de informacion,

cantidad de posiciones y ambiente de trabajo que prefiere.

4.1.3 Satlites

Las seales satel itales GPS son a menudo degradadas intencionalmente para ocasionar

error en las posiciones y velocidades. GPS fue desarrol lado por el DoD de U.S.A.

primariamente para satisfacer necesidades mil itares de navegacin. En los primeros

t iempos de GPS, el DoD conciente de la precisin del sistema, denego autorizacion

para acceder a los usuarios civi les. La Selective Avail ibi l ity y el Anti-Spoofing son el

resultado de las directivas del DoD para degradar intencionalmente la precisin.

Afortunadamente los efectos de la S/A se pueden burlar completamente usando la

tcnica de Correccin Diferencial. Este proceso se discute en seccin 4.5.2.

Disponibilidad Selectiva

S/A es una introduccin del iberada de error en las mediciones GPS. Esta degradacin

de la exactitud la implementa el DoD de dos maneras: Errores predeterminados son

introducidos en los datos del mensaje de navegacin que transmiten los satl ites

(epsi lon). El resultado es que usuarios no autorizados (usuarios sin receptores que

neutral izan los errores) calculan posicin con error. Segundo, se altera el reloj del

satl ite (esto se l lama reloj confundido).

S/A produce grandes errores en la posicin, velocidad y t iempo. Con S/A inactiva y sin

Differencial Correction, la exactitud horizontal con receptores de simple frecuencia de

codigo C/A, se ha demostrado que es de alrededor de 12 metros CEP (o 40 metros 95%

del t iempo). Con S/A activa el error es de 40 metros CEP (o 100 metros 95% del

t iempo) sin correccin diferencial. El error vertical es siempre mayor. El DoD no ha

hecho ningn anuncio en relacin al error de la velocidad y el t iempo.

Anti-Spoofing

AS es el encriptamiento del iberado del cdigo P. El code-P encriptado pasa a l lamarse

code-Y. La AS no permite calcular, en las dos frecuencias, el retardo inosferico de la



21 51

seal en t iempo real. Si se mide con code-P, el ruido y las interferencias son menores.

Los receptores Trimble Mapas no usan cdigo P, por lo tanto la AS no t iene

consecuencias para usuarios de receptores populares. Algunos receptores grado

topografa usan code-P.

Salud de los Satlites

Los satl ites transmiten normalmente un mensaje de salud en su seal. En ocasiones

este mensaje puede indicar un desperfecto del satl ite. Los receptores GPS eludirn

estas seales. Los satl ites son testeados por el segmento control terrestre, por las

siguientes razones:

v Durante las operaciones en orbita inicial, cuando el satl ite ha sido lanzado. Las

pruebas se ref ieren al satl ite, la orbita del satl ite y el comportamiento del

reloj cuando aun no han sido bien modelados.

v Mantenimiento peridico de las trayectorias orbitales y los relojes.

v Perodos especiales de pruebas sobretodo cuando a GPS se lo declara puesto en

servicio operacional.

v Reparacin de satl ites que funcionan mal.

Por lo general DoD anuncia cuando un satl ite t iene problemas. Esta informacion esta

disponible en un boletn, incluido el Servicio BBS. El grado de salud de todos los

satl ites se informa en el almanaque transmitido por cada satl ite. El almanaque se

actual iza diariamente y se transmite desde el satl ite cada aproximadamente12,5

minutos. Si su receptor colecta un almanaque con un satel ite fuera de servicio, ese

satl ite es eludido por el receptor. El receptor no rastrea esos satl ites ni los usa para

calcular posicin. Esto es hasta que el satl ite retorna a la normalidad. Si el satl ite

entra en servicio de nuevo, vendr incluido en el prximo almanaque y el receptor

rectif icara el dato, recibiendo la seal de nuevo. Si bien algunos receptores no usaran

la seal desde un satl ite con problemas, cuando Ud. usa el software par planif icar una

sesin de captura de datos, es importante tener en cuenta el almanaque, para ignorar

la informacion de satl ites con problemas. Si por ejemplo Ud. ignora un satl ite con

problemas en una estacin base luego los datos satl ites se registran en los archivos

base. De manera que hay que excluir los para que no alteren la precisin de los

resultados.

Satlites Habilitados No-habilitados

En los receptores todos los satl ites estn habi l i tados, por defecto. De esta manera

estn incluidos todos en los clculos. Algunos receptores Trimble permiten inhabil itar

un satl ite para que lo ignore, pero Trimble recomienda tener todos los satl ites

habil itados.

Advertencia: Hay otra razn para inhabil itar un satl ite que funciona bien. Se pueden

inhabil itar satl ites para investigacin, forzando al receptor a trabajar con una

configuracin especif ica.

Margen de Exactitud

El valor URA (User Range Accuracy) esta incluida en la seal del satl ite. Este valor

predice la exactitud de la medicin desde un satl ite especif ico. El URA puede verse en



22 51

la pantal la del colector de datos. Si el URA es mayor que 30, la Disponibi l idad

Selectiva probablemente ha sido activada desde ese satl ite.

Antena Local

Las seales de los satl ites se pueden recibir desde cualquier direccin. Para mejorar

los resultados, la antena debera tener una vista clara del cielo. Unas pocas gotas de

agua en la antena no afectara la coleccin de datos. Las seales de los satl ites no

penetran superf icies metl icas, edif ic ios, rboles y otros objetos. Las seales se

debi l i tan cuando tienen que atravesar superf icies vegetales, de vidrio, plstico y otras

obstrucciones. Transmisores potentes (especialmente en la banda de microondas)

pueden perturbar la seal GPS. Evite la coleccin de datos en zonas de transmisin en

onda corta y cerca de radares potentes. La estacin base debe emplazarse en lugar con

cielo claro ya que el rover puede estar recibiendo seales que la base no ve. Si el

rover calcula posiciones con satl ites que la base no detecta, las posiciones no pueden

corregirse. Es mas dif c i l mantener una vista clara del cielo con el rover. Mientras se

registran datos en una local idad con rboles, por ejemplo, considere lugar para la

antena un metro o dos por encima del toldo vegetal. Evite estar prximo a edif icios.

4.2 Plan para la Coleccin de Datos.

Cuando use GPS debera planif icar la coleccin de datos de manera de aprovechar las

mejores condiciones. Muchos programas GPS de Trimble incluyen una opcin para

explorar los satl ites habi l i tados. El software puede predecir donde estn disponibles

los satl ites y cuando se presenta la geometra mas favorable.

4.2.1 Fecha, Hora y Lugar

Tres parmetros se requieren para obtener la prediccin de satl ites habi l i tados: la

fecha, hora y ubicacin de la zona de coleccin de datos.

Fecha

Si se ingresa la fecha incorrectamente, los clculos sern incorrectos en alrededor de

cuatro minutos por da, en razn que cada satl ite aparece cuatro minutos mas

temprano cada da.

Hora

Ingrese la diferencia entre Hora Local y UTC (Universal Time Coordinated)

correctamente. La diferencia horaria correcta se puede calcular con la formula:

Local Time UTC Time = Local Offset

Nota: la diferencia horaria con respecto al Meridiano de Greenwich es posit iva hacia el

Este de Greenwich y negativa hacia el Oeste.

La Tabla 4-1 contiene unos pocos ejemplos de diferencias horarias.

Lugar



23 51

Ingrese el lugar donde se real izara la

captura de datos, aunque sea

aproximadamente). Si se ingresa el lugar

con 10 mil las o 10 minutos de lat itud de

error, los errores de la prediccin no sern

perceptibles. Para informacion especif ica de

ingreso de estos parmetros, ref irase a la

gua del usuario.

4.2.2 Usar un Almanaque Valido

Un Almanaque o archivo Efemrides contiene

informacion orbital de todos los satl ites. Se transmite desde los satl ites y

automticamente registrada por los receptores. Es necesario transferir peridicamente

el Almanaque actual izado desde su receptor al programa en su Pc para poder predecir

la ubicacin de los satl ites. El software que Ud. recibe junto con el receptor, incluye

un Almanaque archivo que seguramente estar desactual izado. Un Almanaque es val ido

por alrededor de tres meses, desde la fecha de coleccin. Un Almanaque queda

desactual izado si se han lanzado nuevos satl ites, si alguno existente esta fuera de

servicio o si a un satl ite le han cambiado la orbita. Hay que transferir seguido un

nuevo almanaque a la Pc. Actual izarlo una vez por semana es sufic iente.

El lanzamiento y salud de los satl ites puede recabarse a U.S. Coast Guard GPS

Information Center y al Trimble BBS.

Grficos de Prediccin de Satlites

El software para planif icar misiones permite la creacin de variados t ipos de grficos

de prediccin. Ud. puede graficar la cantidad de satl ites disponibles, sus elevaciones

y azimutes, el PDOP y otros detal les interesantes.

Cantidad de Satlites Visibles

Cuatro satl ites visibles se necesitan para calcular posicin 3D. Tres satl ites visibles

se necesitan para calcular posicin 2D. Durante la captura de posiciones 3D conviene

tener cinco o mas satl ites visibles. El receptor los usa a todos para solucionar un

sistema de ecuaciones. Estos satl ites extras tambin garantizan la coleccin de datos

3D si la antena pierde, por cualquier motivo, un satl ite.

PDOP

Posicion Dilution of Precision (PDOP) es un indicador de la actual geometra satel ital.

Este es el resultado de un calculo que real iza cada satl ite de su ubicacin con

respecto a la de los componentes de la constelacin. Un bajo DOP indica alta

probabil idad de exactitud. Un alto DOP indica baja probabil idad de exactitud. Ud.

puede seleccionar la mejor fecha y hora para su coleccin de datos basndose en esta

informacion. Algunos software informan separadamente la di lucin horizontal, vertical

y de t iempo (clock offset) (HDOP, VDOP y TDOP, respectivamente). HDOP se ref iere a

la medicion de longitud y latitud. VDOP se refiere a la alt itud. TDOP se refiere la

diferencia de reloj. Estos informes no contemplan obstrucciones locales. Un PDOP de 4

o menor da posiciones excelentes. Entre 5 y 8 es aceptable. Mayor que 9 es pobre. Ud.



24 51

puede configurar este valor para que su receptor ignore la constelacin para real izar

clculos del valor seleccionado para arriba. Por defecto la mascara de PDOP en los

receptores Trimble es por lo general de seis (6). Las f iguras 4-1 y 4-2 i lustran el

impacto de las posiciones relativas de los satl ites en la exactitud de la posicin

calculada.



25 51

Grficos de Cielo

Los software de planif icacin pueden producir grficos de cielo para ver la geometra

de la constelacin. Se expresan en grficos circulares. Un grafico de cielo es una

representacin para saber la ubicacin de los satl ites en el cielo. Los satl ites que

aparecen en el centro del grafico circular estn encima del receptor y los que estn en

el horizonte

aparecen con

l neas punteadas

o a trazos.

La f igura 4-3

i lustra algunas

geometras

satel itales en un

grafico de cielo.

La constelacin

ideal para

cuatro satl ites

es cuando tres

estn

distr ibuidos en

cuadrantes

diferentes y uno

en la cabeza del

operador

(ejemplo 1).

Esto asegura la

mxima

exactitud para



26 51

una posicin 3D pues cualquier error horizontal se controla desde una direccin

opuesta y el satl ite ubicado en el cenit controla el error vertical de los otros tres. Una

geometra satel ital pobre es cuando todos los satl ites estn ubicados en una misma

direccin o los cuatro se encuentran en el mismo cuadrante. Se muestran tambin

otras posibles configuraciones. Una geometra particular puede ser pobre para un

determinado DOP pero puede ser buena para otro. Por ejemplo, si Ud. necesita

exactitud horizontal solamente, puede colectar datos con la geometra del ejemplo 3.

Aunque Ud. necesita saber la geometra satel ital para obtener buenas posiciones, el

receptor GPS selecciona automticamente los satl ites que dan el PDOP mas bajo. Ud.

puede planif icar el mejor momento para colectar datos pero una vez en el campo no

puede seleccionar manualmente los satl ites disponibles.

4.3 Parmetros para la Coleccin de Datos

Varios factores inciden en la cal idad de los datos colectados. Una cantidad de

parmetros del colector de datos y del receptor GPS, afectan la exactitud de los datos.

Esto se discute en las prximas secciones.

4.3.1 Mscara PDOP

El PDOP es tal vez el factor mas importante en la precisin de los datos. Ud. puede

regular este parmetro estableciendo un valor mximo por encima del cual el receptor

no calculara posiciones. Este l imita se l lama Mascara PDOP y se suele configurar en el

colector de datos antes de iniciar el registro de los datos. El valor recomendado por

defecto, para la mayora de las apl icaciones es 6 (seis). Algunos receptores pueden

requerir una mascara menor que 4, para obtener precisiones submetricas. Cuando el

valor del PDOP Mask ha sido configurado, no se registran posiciones en valores mas

altos. Vea pagina 4-13 para mas detal les.

4.3.2 Mascara de Fuerza de Seal

La fuerza o nivel de la seal del satl ite, mide la informacion contenida en la seal

relativa al ruido de la misma. En la proporcin que disminuye, la informacion se pierde

con el ruido. La t pica fuerza de la seal de un satl ite a 30 de elevacin es entre 12

y 20. Un valor mayor que 20 es muy bueno. La cal idad de una posicin se degrada

cuando la fuerza de la seal de un satl ite de la constelacin es menor a 6 (seis).

Seales dbi les dan posiciones no confiables. Cuando la fuerza de la seal de un

satl ite es particularmente endeble, la posicin calculada t iende a ser inexacta. Hay

cuatro causas comunes de seales dbiles:

1. La seal l lega hasta la antena despus de penetrar un obstculo tal como una

cubierta vegetal.

2. La seal se refleja en una superficie y no viaja directamente a la antena

(multipath).

3. La seal desde un satl ite bajo o en el horizonte es mas dbi l que la de un

satl ite en el cenit porque debe atravesar desde mas lejos la ionosfera y

troposfera.



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4. Las seales de los satl ite se pueden rastrear con mayor efectividad segn

donde este ubicados en el cielo como resultado del modelo de radiacin de la

antena.

Para eludir el registro de seales dbi les Ud. puede configurar un nivel l imite de fuerza

de seal, en algunos receptores. Este l imite se l lama Mascara de Fuerza de Seal. El

valor recomendado es seis (6). El uso de este parmetro permite el iminar las

posiciones generadas con seales dbi les.

4.3.3 Modo de Posicin Fijo

Se puede programar el receptor para colectar posiciones en uno de cuatro modos de

posicin f ijo:

v 3D Sobredeterminado.

v 3D Manual.

v 2D Manual.

v Auto 2d/3D.

3D Sobredeterminado

Cinco o mas satl ites se requieren para este modo. El receptor registra posiciones 3D

desde la constelacin optima. Las posiciones se calculan solo cuando hay como mnimo

cinco satl ites que se pueden usar (satl ites que exceden las mascaras de fuerza de

seal y PDOP). Este modo permite al receptor real izar chequeos adicionales a los

clculos de posicin.

3D Manual

Cuatro o mas satl ites se requieren para este modo. El receptor calcula lat itud,

longitud y alt itud desde la constelacin optima. El registro se detiene cuando no hay

suficientes satl ites. El receptor no registra posiciones 2D.Use este modo y el 3D

Manual cuando necesite la mayor exactitud en la latitud, longitud y alt itud.

2D Manual

Tres satl ites se requieren para este modo. El receptor calcula latitud y longitud y la

alt itud es un dato que el usuario t iene que ingresar. Si ud no provee este dato, el

receptor usa la ult ima registrada en 3D. El receptor no calcula posiciones 3D.

Advertencia: Use 2D Manual solo si puede ingresar la alt itud correcta (respecto al

el ipsoide WGS-84), si no t iene disponible una constelacin aceptable, y si va a colectar

posiciones estticas. Si se ingresa una alt itud incorrecta, el resultado de las posiciones

sern incorrectas en una misma proporcin.

Auto 2D/3D

En este modo el receptor calcula posiciones 3D, siempre y cuando sean posible. Sin

embargo, cuando el valor 3D PDOP sube por encima del valor especif icado, o cuando

estn disponibles solo tres satl ites, el receptor calcula posicin 2D. El valor PDOP que

conmuta el modo es configurable y se l lama PDOP Switch. El receptor considera el

PDOP Switch en modo Auto 2D/3D. Cuando conmut de modo 3D a 2D, el receptor usa

el ult imo valor registrado de alt itud. El valor recomendado para PDOP Switch es de seis



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(6), para la mayora de las apl icaciones. Auto 2D/3D proporciona un registro mas

completo de posiciones cuando hay disponibles solo tres satl ites. No obstante, las

posiciones 2D son menos exactas que las posiciones 3D en el archivo. Algunos

programas procesadores de datos GPS permiten f i l trar todas las posiciones 2D de un

archivo, dejando solo las posiciones 3D. Es tambin posible recalcular todas las

posiciones 2D en base a un valor redefinido de la alt itud. Dependiendo del terreno,

esto puede aumentar la exactitud de sus posiciones 2D.Para mayor informacion

refirase a su Manual del usuario.

Esquivar posiciones 2D

No se recomienda la coleccin de datos 2D a causa de los inconvenientes derivados de

la medicin de la alt itud. Cuando Ud. configura el receptor para calcular posiciones 2D,

Ud. reemplaza una medicin satel ital ( la alt itud) por una medida f i jada de antemano.

Si esta alt itud es incorrecta, la latitud y longitud sern tambin incorrectas. Por

ejemplo si la alt itud f i jada t iene un error de 10 metros, las medidas horizontales

tendrn un error de 50 metros o mas. Este error puede el iminarse mediante correccin

diferencial. Ud. puede conocer la alt itud correcta con respecto al nivel del mar (MSL),

pero GPS determina alt itud con respecto al el ipsoide WGS-84 (HAE), no MSL. La

diferencia entre los dos puede ser grande. Los algoritmos de conversin pueden tener

error de mas de 5 metros. La exactitud de HAE en la mayora de los mapas comerciales

disponibles es de 1 metro. Para mejorar estos resultados contrate un especial ista que

obtenga la exacta separacin entre el

geoide y el el ipsoide en el lugar de sus

operaciones.

4.3.5. Mascara de Elevacin

Es el ngulo de elevacin (del satl ite)

por encima del horizonte, debajo del

cual no se usan los satl ites. Para

apl icaciones terrestres donde hay

obstrucciones locales (fol laje, edif icios,

etc), el rendimiento del sistema mejora

con una mascara de elevacin de 15 a

20. Por defecto este valor es en los

receptores Trimble, de 15. Cuando un

satl ite esta debajo del horizonte,

pueden ocurrir dos problemas.

v Primero, la seal radial debe

viajar gran distancia a travs de

la atmsfera, resultando una

seal dbi l y retrasada para el

receptor. Siendo que la distancia

desde el satl ite se calcula por el

t iempo de viaje de la seal, la

seal retrasada puede introducir

un gran error en el calculo de la

distancia.



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v Segundo, las seales de satl ites bajos t ienden a ref lejarse cerca de las

superf ic ies y el receptor recibe ambas. Este efecto multicamino contribuye al

error en GPS y no se puede corregir. Ud. puede minimizar esta fuente de error

usando el sistema con una mascara de elevacin de 15 para el rover y 10 para

la base. Recuerde que acotar la elevacin reduce la disponibi l idad de satl ites y

puede aumentar el PDOP. Esto es particularmente verdadero si la mascara se

configura en 20 o 25. Asegrese siempre que la mascara del rover exceda a la

de la base a razn de 1 por cada 100 ki lmetros de separacin.

La f igura 4-4 i lustra como se coordina la mascara de elevacin del rover y de la base

de manera tal que esta vea los mismos satl ites que el primero.

4.4 Procedimientos para Coleccin Datos

Muchos factores afectan la cal idad de la coleccin de datos. Algunos procedimientos

permiten mas datos, otros aseguran la cal idad. Esto ser discutido en las prximas

secciones.

4.4.1 Tipo de Medicin

Con receptores de cdigo C/A las tcnicas se l imitan al procesamiento de canales. Los

mas sofist icados de esta clase de receptores pueden calcular en pantal la posiciones en

t iempo real con nivel de precisin del centmetro.

Las tcnicas de procesamiento de canales son mucho mas exactas que las tcnicas de

cdigo C/A. Sin embargo los requerimientos para la coleccin y el Postprocesamiento

son mas exigentes. Mediante el registro de datos por canal durante unos 10 minutos en

un punto simple, las coordenadas se pueden determinar con precisin de unos

centmetros SEP2. La misma precisin se puede alcanzar con receptor de cdigo, en

mas t iempo.

2 .SEP media del 50% de las posiciones dentro de una esfera de radio igual al valor

especif icado.

4.4.2 Tipo de Archivo

En el campo una de las primeras acciones es abrir un archivo donde se grabaran los

datos. Hay dos t ipos de archivos de datos para los receptores Trimble: archivos rover y

base. Los datos tambin se almacenan como waypoints y en un archivo almanaque.

Cada uno de estos archivos se expl ican en las prximas secciones. Estos archivos se

almacenan en un formato de Trimble conocido con .SSF (Standard Storage Format).

Despus de iniciar la descarga a una PC esos archivos t ienen por lo general la

extensin .SSF. En Postprocesamiento nuevos archivos son creados. Algunos de esos

archivos se l laman con una variedad de otras extensiones (como .COR, .ADJ, .SSX,

etc). Tambin se pueden almacenar en formato .SSF. Los archivos creados para la

exportacin de mdulos de software de Postprocesamiento son una excepcin. Estos

archivos l lamados con extensiones nicas para GIS, CAD ASCII o formato base de

datos.

Archivos Mviles

La mayora de los archivos registrados con el sistema de Mapas Trimble son archivos

rover (o archivos remotos). Los datos mviles son por lo general registrados en una



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gran variedad de lugares en el campo. Los componentes primarios de un archivo rover

son las posiciones, informacion de caracterst icas y atributos y notas de usuario.

Tambin pueden contener informacion como orbitas satel itales, PDOP, y opciones de

configuracin del receptor. Los datos mviles pueden almacenarse en archivos base

pero esto incrementa el tamao del archivo. Antes de la Correccin Diferencial los

archivos mviles t ienen una exactitud de alrededor de 40 metros CEP (100 metros

2Drms). Estos errores se deben casi siempre a la Selective Availabi l i ty. Si esta

exactitud es suficiente para sus apl icaciones no hace falta corregirlos. Cuando la S/A

no esta activa, el error de las posiciones es de alrededor de 12 metros CEP (30 metros

2DMRS).

Archivos Base

Los archivos base almacenan datos de un receptor GPS estacionado en una punto de

coordenadas conocidas con mucha precisin. Estos son los archivos que se usan para

calcular la Correccin Diferencial. Las correcciones se usan para remover

sistemticamente los errores de los datos de los archivos rover. Los archivos base

colectan datos de posicin al mismo tiempo y con las mismas seales que los archivos

mviles. Un archivo base se puede usar para corregir muchos archivos rover con tal

que rovers y base contengan datos del mismo periodo de t iempo. Si quieres usar un

archivo base para correccin diferencial debes registrar los datos en un archivo base.

Para usar un archivo base para correccin diferencial, se deben usar los siguientes

criterios:

v El archivo base debe colectar durante el mismo periodo que los archivos rover.

v El archivo base debe colectar datos desde los mismos satl ites que los rover.

La base debe tener un cielo claro y mascara de elevacin menor que los rover.

Los rover no se deben separar de la base mas de 500 ki lmetros.

v Los intervalos de registro de los archivos base deben ser correctos. Las

mediciones satel itales en el archivo base deben ser continuas y el intervalo no

mayor que los 15 segundos.

La mayora de los receptores clase Mapa se pueden usar como estacin base. Por lo

tanto Ud. puede usar archivos de datos de un receptor Serie 4000 como archivos base.

Sin embargo, el mtodo mas eficiente y conveniente para la coleccin de datos es el

uso de una Estacin Base Publica Pathfinder o una Estacin de Referencia Universal.

Estas estaciones GPS registran automticamente datos base en archivos que estn a

alcance de los usuarios.

Waypoints

La mayora de los colectores de datos Trimble, registran Waypoints. Un Waypoint es

un par de coordenadas, latitud y longitud o norte y este, con nombre y numero.

Los Waypoints representan generalmente puntos geogrficos de inters hacia los cuales

Ud. deseara navegar. Los Waypoints se crean uno por vez. La cantidad que puede

almacenarse depende del data colector. El data colector calcula pero no guarda

Waypoints. Los wpt pueden sobrescribirse con nueva informacion. Algunos colectores

de datos permiten descargar wpts a los software de Postprocesamiento y tambin

recibir datos de su data logger. Sin embargo, los Waypoints se usan mejor en

navegacin. Si Ud. quiere transferir de su colector de datos a un GIS, o si Ud. intenta

real izar correccin diferencial, los datos deben ser c

gps msystem

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