principios cartográficos básicos y sistema de posicionamiento

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Principios Cartográficos Básicos y Sistema de Posicionamiento Global Principios Cartográficos Básicos y Sistema de Posicionamiento Global Principios Cartográficos Básicos SIG-DDT-GEF Área Análisis de Salud y Sistemas de Información OPS/HDM/AIS 2006 Principios Cartográficos Básicos SIG-DDT-GEF Área Análisis de Salud y Sistemas de Información OPS/HDM/AIS 2006 Click to buy NOW! P D F - X C H A N G E w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C H A N G E w w w . d o c u - t r a c k . c o m

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Page 1: Principios Cartográficos Básicos y Sistema de Posicionamiento

Principios Cartográficos Básicos ySistema de Posicionamiento GlobalPrincipios Cartográficos Básicos ySistema de Posicionamiento Global

Principios Cartográficos BásicosSIG­DDT­GEF

Área Análisis de Salud y Sistemas de InformaciónOPS/HDM/AIS

2006

Principios Cartográficos BásicosSIG­DDT­GEF

Área Análisis de Salud y Sistemas de InformaciónOPS/HDM/AIS

2006

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LA CARTOGRAFÍA

• El sistema clásico para representarnuestra ubicación sobre la superficiede la Tierra son los mapas.

• La cartografía se puede definir comoel conjunto de técnicas y el arte deelaborar mapas que representen losdatos geográficos:– formación,– análisis,– mantenimiento,– lectura,– interpretación– y utilización de los mapas

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Los mapasLos mapas•Los mapas son  modelos bidimensionales  que sintetizan

uno o varios aspectos de la realidad

•No son dibujos o figuras

•Ayudan a responder a las preguntas ¿dónde y por qué? se

distribuyen dichos fenómenos.

•Son una herramienta de análisis.

•Se han definido el mapa como el lenguaje de la

geografía.

CON LOS SIG SE PUEDEN PRODUCIR MAPAS COMPLEJOS Y

DINAMICOS.

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Forma de la TierraForma de la Tierra

• Se podría considerarcomo una figurageométrica

• superficie rugosa yáspera debido atopografía,

• semejanzas a figurastales como:– Esferas– Esferoides/elipsoides– Geoide.

• Se podría considerarcomo una figurageométrica

• superficie rugosa yáspera debido atopografía,

• semejanzas a figurastales como:– Esferas– Esferoides/elipsoides– Geoide.

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EsferoidesEsferoides• Desde 1800 hasta la actualidad, al menos 20 cálculos del radio y achatamiento

de  la  Tierra  han  sido  hechos,  basados  en mediciones  tomadas  en  diferentesposiciones.

• Esferoides más usados:

• Desde 1800 hasta la actualidad, al menos 20 cálculos del radio y achatamientode  la  Tierra  han  sido  hechos,  basados  en mediciones  tomadas  en  diferentesposiciones.

• Esferoides más usados:

NOMBRE FECHA RADIO A(METROS)

RADIO B(METROS)

WGS 84 1984 6,378,137 6,356,752

GRS 80 1980 " "

WGS 72 1972 6,378,135 6,356,750

Australiam 1965 6,378,160 6,356,774

Krasovsky 1940 6,378,245 6,356,863

Internacional 1924 6,378,388 6,356,911

Clarke 1880 6,378,249 6,356,514

Clarke 1886 6,378,206 6,356,583

Bessel 1841 6,377,397 6,356,079

Airy 1830 6,377,563 6,356,256

Everest 1830 6,377,276 6,356,075

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Satélites y forma de la TierraSatélites y forma de la Tierra

– GPS Sistema de Posicionamiento Global:

•Se ha vuelto a medir la Tierra

•A partir del uso de los GPS se vio la necesidad de

cambiar el sistema geodésico respecto  a nuevos

marcos de referencia internacional

– La Tierra tiene una forma diferente a lo que se pensaba

– GPS Sistema de Posicionamiento Global:

•Se ha vuelto a medir la Tierra

•A partir del uso de los GPS se vio la necesidad de

cambiar el sistema geodésico respecto  a nuevos

marcos de referencia internacional

– La Tierra tiene una forma diferente a lo que se pensaba

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DatumDatum• Representación simplificada de la forma y tamaño de la Tierra• Generalmente toma la forma de un esferoide: elipse rotando en su

eje menor.• Como resultado se pueden conocer las posiciones exactas de los

objetos sobre la superficie terrestre

• Se generan puntos de referencia cuyas relaciones geométrica­geográficas son conocidas

•Posición Exacta–Medida con métodos combinados: astronómicos,

geodésicos, trigonométricos, gravimetricos•Origen de sistema de triangulación en los niveles

nacionales–Para medir otros puntos

– Se miden a partir de la figura geométrica que representa  a laTierra desde su centro

• Representación simplificada de la forma y tamaño de la Tierra• Generalmente toma la forma de un esferoide: elipse rotando en su

eje menor.• Como resultado se pueden conocer las posiciones exactas de los

objetos sobre la superficie terrestre

• Se generan puntos de referencia cuyas relaciones geométrica­geográficas son conocidas

•Posición Exacta–Medida con métodos combinados: astronómicos,

geodésicos, trigonométricos, gravimetricos•Origen de sistema de triangulación en los niveles

nacionales–Para medir otros puntos

– Se miden a partir de la figura geométrica que representa  a laTierra desde su centro

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Datum y sistema de coordenadasDatum y sistema de coordenadas

•Definetamaño yforma de latierra y, portanto el origeny orientacióndel sistema decoordenadas

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DatumDatum

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Ubicación y Sistema de CoordenadasUbicación y Sistema de Coordenadas

• MALLA• GRADICULA• RED• GRID

• MALLA• GRADICULA• RED• GRID

• Sistema lineasimaginarias

• Sistemas de referenciapara localizar un punto enel espacio

• Desde siglos I y II a.c.Uso de sistema decoordenadas geográficas

EratostenesHiparco

• Sistema lineasimaginarias

• Sistemas de referenciapara localizar un punto enel espacio

• Desde siglos I y II a.c.Uso de sistema decoordenadas geográficas

EratostenesHiparco

Meridiano

de Greenw

ich

Ecuador

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Paralelos y MeridianosParalelos y Meridianos

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Sistemas de Coordenadas

Sistemas de referencia para localizar un punto en el espacio

Sistemas de Coordenadas

Sistemas de referencia para localizar un punto en el espacio

Coordenadas cartesianas(x,y,z)

y

z

x

(y=2, x=3)(y, ­x)

(­y, x)

Coordenadas Geográficas

(Longitud, Latitud, Altitud)

Latitud Norte(+)

Latitud Sur(­)

Longitud Oeste(­)

Longitud Este(+)

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Coordenadas geográficasCoordenadas geográficas• Los eventos geograficos

pueden ser ubicados enla superficie terrestremediante un sistema decoordenadas:– Longitud– Latitud– Altitud

• Los eventos geograficospueden ser ubicados enla superficie terrestremediante un sistema decoordenadas:– Longitud– Latitud– Altitud

Meridiano

de Greenw

ich

Ecuador

T. de Cáncer

T. de Capricornio

0 O

23.5 O

66.5 O

30 O

900

900

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Grados, minutos y segundossistema sexagesimal

Grados, minutos y segundossistema sexagesimal

Ecuador

T. de Cáncer

T. de Capricornio

0 O

23.5 O

66.5 O

30 O

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Unidades de MediciónUnidades de Medición

SISTEMA SEXAGESIMAL:

• Grados, minutos ysegundos:

• 00º00’00’’N (latitud)• 00º00’00’’E (longitud).

SISTEMA SEXAGESIMAL:

• Grados, minutos ysegundos:

• 00º00’00’’N (latitud)• 00º00’00’’E (longitud).

SISTEMA DECIMAL

• Grados decimales.• Los datos de longitud y

latitud representados enotro formato

• 00.00000000 paradesplegar– minutos– segundos

• como fracción de grado

SISTEMA DECIMAL

• Grados decimales.• Los datos de longitud y

latitud representados enotro formato

• 00.00000000 paradesplegar– minutos– segundos

• como fracción de grado

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  5E 10E

 15E 20E

 25E

  5W

 10W

 15W

 20W

 25W

 30W

 35W

 40W

 45W

 50W

 55W 60W

 65W 70W

 75W

 80W 85W 90W 95W

100 W

105 W

110 W13

0 W  5N

10N

15N

20N

25N

30N

35N

40N

45N

50N

55N60N

15W

 20W

10S

15S

20S

25S

30S

35S

40S45S

50S55S

60S

0

  0

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Elementos constituyentes de un mapaElementos constituyentes de un mapa

1. Los eventos geográficos a representar

• la proyección

• la escala

• la simbología

2. La información de referencia

– titulo,

– leyenda,

– referencias: norte, coordenadas, escala gráfica

1. Los eventos geográficos a representar

• la proyección

• la escala

• la simbología

2. La información de referencia

– titulo,

– leyenda,

– referencias: norte, coordenadas, escala gráfica

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PROYECCIÓN

• La proyección es la transformación –matemática­de los objetos existentes en una superficie curva ytridimensional (Tierra), sobre una superficie planay bidimensional (Mapa).

• Intenta representar, en un plano, las formas y  lasdistancias  de la tierra, lo más fielmente posible.

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ProyectarProyectarClic

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Tipos de ProyeccionesTipos de Proyecciones

Cilíndrica

Planao azimutal

Cónica

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PRINCIPALES TIPOS DEPROYECCIONES

Desarrollo de superficies: cilíndricas, cónicas y planasMás las condiciones de: conformidad y equivalencia/equidistancia.

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Otras caracteristicas de las proyeccionesOtras caracteristicas de las proyeccionesClic

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Conforme (Mercator)

Equivalente (Berhmann)

Proyeccionescilíndricas

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Conforme

Equivalente

Proyecciones cónicas

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Equivalente

Conforme Proyeccionesazimutales o planas

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LA SELECCIÓN DE UNA PROYECCIÓNDEPENDE DE LA ESCALA Y EL ÁREA A

REPRESENTAR.

• Para continentesy regiones esnecesario emplearalguna proyecciónque nodistorsione lasformas

• PROYECCIONESCONFORMES

• Para areaspequeñas, esnecesario emplearproyecciones queconserven losvalores de áreas ydistancias

• VALOR IGUAL OEQUIVALENTES

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En varios paises de América lasproyecciones que se usan que en general se

emplean son...

•Para representartodo el país :–Proyección

CónicaConforme deLambert.

•Dentro del país–Universal

Transversa deMercator (UTM),que es unaproyeccióncilíndrica,transversal yequivalente.

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Cónica Conforme de LambertCónica Conforme de Lambert

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Conica Conforme de Lambert para MexicoConica Conforme de Lambert para Mexico12

5W

120 W

115W

110 W

105W

100W

 95 W

90W

85W

8 0W

75W

30N

25N

 20N

 15N

5N

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UTMUTM• Las  zonas  proyección  Universal  Transversa  de  Mercator

(UTM) se encuentran entre:– 84 grados norte y– 80 grados sur.

• Dividen el mundo en:– 60 zonas,– 6 grados cada una.

• Están numeradas del– 1 al 60 hacia el este desde los 180 grados.

• Cada zona tiene como referencia un meridiano central:– para  proyectar  los  6  grados  de  ancho  de  acuerdo  a  la

proyección UTM– las unidades de medida son los metros a partir del meridiano

central.– Se  asigna  un  falso  este  para  obtener  medidas  positivas  en

metros

• Las  zonas  proyección  Universal  Transversa  de  Mercator(UTM) se encuentran entre:– 84 grados norte y– 80 grados sur.

• Dividen el mundo en:– 60 zonas,– 6 grados cada una.

• Están numeradas del– 1 al 60 hacia el este desde los 180 grados.

• Cada zona tiene como referencia un meridiano central:– para  proyectar  los  6  grados  de  ancho  de  acuerdo  a  la

proyección UTM– las unidades de medida son los metros a partir del meridiano

central.– Se  asigna  un  falso  este  para  obtener  medidas  positivas  en

metros

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ZONAS UTMZONAS UTM

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Zonas UTM para MexicoZonas UTM para Mexico

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En los Sistemas de Información Geográfica

• Los SIG actuales proyectan

los mapas automáticamente

(si están referenciados con

coordenadas)

• Ya tienen incorporadas las

medidas y correcciones

relativas a la red Geodésica

Internacional

• Es necesarioseleccionar laproyección deacuerdo a la región.

• Y de acuerdo a laescala

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ESCALAESCALA

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LA ESCALA

• La escala se define como la razón existente entre la

distancia del mapa y la distancia en el terreno.

– Se refiere al grado de reducción del mapa y  el terreno:

•número de veces que una distancia real en el terreno es

reducida en el modelo gráfico,

•una escala 1:1000 quiere decir que un centímetro  en el

mapa equivale a 1000 cm. en el terreno real.

• Las escalas representan fracciones (la relación entre el

papel y el terreno)  y se pueden expresar  como 1/1000

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Escalas grandes y pequeñas

• Los términos gran escala y pequeña escala son de uso

común

• Es necesario referirse al tamaño de la fracción y no al

tamaño del denominador.

– por ejemplo, un mapa de escala 1:250,000 es de pequeña

escala

– en tanto el mapa 1:250 es de gran escala.

• Ejemplo: 1/2 es mayor que  ¼ .

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Escalas gráficas en los mapas

• Es útil emplear escalas

gráficas.

• En proyecciones

equivalentes

• Los SIG las calculan

automáticamente.

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EL SÍMBOLO TRADUCE VISUALMENTE EL FENÓMENOREPRESENTADO

• Entre los objetivos de la cartografía está el comunicar el

nivel de abstracción, la generalización y las

combinaciones de fenómenos que el cartógrafo encontró

en una zona geográfica.

– El símbolo debe cumplir la función de transmitir al

lector el pensamiento del autor del mapa

– El mejor será aquel que se reconozca fácilmente, sin

necesidad de rotulación.

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INFORMACIÓN AUXILIAR DEL MAPA, FUERA DELA SUPERFICIE CARTOGRAFIADA:

• un marco, que delimita el campo del mapa (mapa interactivo)

• los datos significativos de posición y orientación,

– longitudes y latitudes

– Norte (rosa de los vientos)

• la escala numérica y/o gráfica;

• la leyenda, que debe contener el resumen explicativo de lasconvenciones y símbolos adoptados;

• el título, indispensable para identificar el tema tratado.

Distribuir y ubicar los elementos del mapa dentro de unacomposición total, para que el observador vea el resultado

que el cartógrafo intentó transmitir.

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SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL(GPS)

SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL(GPS)

Su utilidad en Salud Pública a través de losSistemas de Información Geográfica

(SIG)

Su utilidad en Salud Pública a través de losSistemas de Información Geográfica

(SIG)

Área Análisis de Salud y Sistemas deInformación OPS/DD/AIS

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Qué es un GPSQué es un GPS

• Formado por tres subsistemas:

­ Una constelación de satélites

artificiales alrededor de la Tierra

que emite señales de radio

­ Un control de operaciones  (red

terrestre de control de señales)

­ Un subsitema de usuarios con

receptores que usan los datos

para navegación, posicionamiento,

diseminación de tiempos y

frecuencias (telecomunicaciones) e

investigación (atmosférica).

• Formado por tres subsistemas:

­ Una constelación de satélites

artificiales alrededor de la Tierra

que emite señales de radio

­ Un control de operaciones  (red

terrestre de control de señales)

­ Un subsitema de usuarios con

receptores que usan los datos

para navegación, posicionamiento,

diseminación de tiempos y

frecuencias (telecomunicaciones) e

investigación (atmosférica).

nSistema de

nPosicionamiento

nGlobal

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Relación entre los subsistemasRelación entre los subsistemas

• CONSTELACIÓN DE SATÉLITES:– Envían  las señales de radio a los receptores– Son  programados  desde  las  estaciones  de  control  y

reciben comunicación al menos una vez al día– Proveen  información  de  navegación  y  tiempos  a  los

usuarios

• CONSTELACIÓN DE SATÉLITES:– Envían  las señales de radio a los receptores– Son  programados  desde  las  estaciones  de  control  y

reciben comunicación al menos una vez al día– Proveen  información  de  navegación  y  tiempos  a  los

usuarios

• COMUNIDAD DE

USUARIOS

– Recibe las señale y

las convierten en

coordenadas

– Propósitos :

navegación,

localización,

orientación y mapeo

de puntos de interés

• ESTACIONES DE

CONTROL:

– Responsables de la

operación el sistema

– Programan la posición

de los satélites y su

funcionaminento

– Comunicación al menos

2 veces al día

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La constelación de SatélitesLa constelación de Satélites

• Son  24  satélites  21 trabajando  y 3 de

reserva

• Ubicados    en  planos  orbitales  muy  altos

(20,200  km);  así no  se  afectan  por  las

condiciones atmosféricas

• Organizados  en  6  planos  orbitales  (4  en

cada uno)  inclinadas a 55 grados respecto

al Ecuador que completan cada 12 horas

• La luna y el sol pueden tener algún efecto

en  sus  órbitas  (pero  su  impacto  es

calculado y corregido).

• Son  24  satélites 21 trabajando  y 3 de

reserva

• Ubicados    en  planos  orbitales  muy  altos

(20,200  km);  así no  se  afectan  por  las

condiciones atmosféricas

• Organizados  en  6  planos  orbitales  (4  en

cada uno)  inclinadas a 55 grados respecto

al Ecuador que completan cada 12 horas

• La luna y el sol pueden tener algún efecto

en  sus  órbitas  (pero  su  impacto  es

calculado y corregido).

Global Navigation Satellite System(GLONASS)

Contraparte rusa de los  GPS.

Provee cobertura mundial, perocon mayor precisión para latitudesboreales

Global Navigation Satellite System(GLONASS)

Contraparte rusa de los  GPS.

Provee cobertura mundial, perocon mayor precisión para latitudesboreales

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El elemento de controlEl elemento de control

• Responsables de la operacióndel sistema GPS

– Predicen las órbitas de lossatélites

– Mantiene a los satélitesen sus órbitas

– Activa los de reservascuando es necesario

– Controlan ladisponibilidad

– Actualiza los mensajes denavegación

• Ubicación precisa

– Hay un control maestro deoperaciones que está enColorado

– Todos tienen antenasterrenas excepto Hawaii

– Con relojes atómicos paracalcular con exactitudtiempos

• Responsables de la operacióndel sistema GPS

– Predicen las órbitas de lossatélites

– Mantiene a los satélitesen sus órbitas

– Activa los de reservascuando es necesario

– Controlan ladisponibilidad

– Actualiza los mensajes denavegación

• Ubicación precisa

– Hay un control maestro deoperaciones que está enColorado

– Todos tienen antenasterrenas excepto Hawaii

– Con relojes atómicos paracalcular con exactitudtiempos

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La recepciónLa recepción• Los    receptores  sobre  la

tierra  que  capturan  las

señales  de  radio que emiten

satélites en órbita

• Para  su  uso  deben  estar  10

grados arriba del horizonte

• Los  receptores  GPS  calculan

las  posiciones  con  datos  de

varios satélites a la vez

– Para  hacer  mediciones

de  Longitud,  Latitud  y

Altitud  debe  haber,    al

menos 4 visibles.

– Si  sólo  es  Latitud  y

Longitud se requieren 3

• Los    receptores  sobre  la

tierra  que  capturan  las

señales  de  radio que emiten

satélites en órbita

• Para  su  uso  deben  estar  10

grados arriba del horizonte

• Los  receptores  GPS  calculan

las  posiciones  con  datos  de

varios satélites a la vez

– Para  hacer  mediciones

de  Longitud,  Latitud  y

Altitud  debe  haber,    al

menos 4 visibles.

– Si  sólo  es  Latitud  y

Longitud se requieren 3

1010oo 1010oo

Horizonte

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Cómo se procesa la señalCómo se procesa la señal

• Se sabe la posición exacta de los satélites y

éstos envían una señal de radio hacia los

receptores

• Los aparatos GPS  obtienen el código de la

señal de radio de los satélites GPS y

generan un cógigo idéntico.

• Una vez que recibe el mensaje de

navegación  (de almanaque con los datos

precisos de los satélites posición y

velocidad) se eligen los satélites más

cercanos.

• La distancia se calcula midiendo el tiempo

que tarda en llegar la señal al receptor y de

esa diferencia es que se determina la

distancia entre receptor y satélite

• Se utiliza la trilateración para determinar

la posición del receptor GPS sobre la

Tierra.

• Se sabe la posición exacta de los satélites y

éstos envían una señal de radio hacia los

receptores

• Los aparatos GPS  obtienen el código de la

señal de radio de los satélites GPS y

generan un cógigo idéntico.

• Una vez que recibe el mensaje de

navegación  (de almanaque con los datos

precisos de los satélites posición y

velocidad) se eligen los satélites más

cercanos.

• La distancia se calcula midiendo el tiempo

que tarda en llegar la señal al receptor y de

esa diferencia es que se determina la

distancia entre receptor y satélite

• Se utiliza la trilateración para determinar

la posición del receptor GPS sobre la

Tierra.

Posición

precisa

conocida

Posición

precisa

conocida

Distancia

conocida

Almanaque GPS

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Errores, sesgos y/o ruidoErrores, sesgos y/o ruido

• Disponibilidad diferencialcontrolada por el Depto. deDefensa de USA; es intencional ados desviaciones estándar de lamedida original

• De la posición del satélite

• De los relojes de las estacionesde control

• De la atmósfera (tropósfera oionósfera)

• Errores humanos (de bases decontrol terrestre, de  losusuarios)

• Del Software

• Disponibilidad diferencialcontrolada por el Depto. deDefensa de USA; es intencional ados desviaciones estándar de lamedida original

• De la posición del satélite

• De los relojes de las estacionesde control

• De la atmósfera (tropósfera oionósfera)

• Errores humanos (de bases decontrol terrestre, de  losusuarios)

• Del Software

Existe un sistema de correcciones

diferenciales a partir  estaciones

terrenas con coordenadas conocidas

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Recolección de datosen terreno con GPS

Recolección de datosen terreno con GPS

De croquis a mapas

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Health Analysis and Information Systems DD/AISPAHO’s GIS in Public Health ProjectHealth Analysis and Information Systems DD/AISPAHO’s GIS in Public Health Project

GPS y SIGSistema de Posicionamiento Global ySistemas de Información Geográfica

GPS y SIGSistema de Posicionamiento Global ySistemas de Información Geográfica

• Los archivos digitales de losGPS con coordenadasgeográficas se integran alos SIG

• Los SIG usan estas bases dedatos digitales y losconvierten en elementosgeográficos (puntos, Líneaso polígonos)

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Health Analysis and Information Systems DD/AISPAHO’s GIS in Public Health ProjectHealth Analysis and Information Systems DD/AISPAHO’s GIS in Public Health Project

GPS a SIGEpiFunción desarrollada específicamente para el proyecto GEF ­ DDT

GPS a SIGEpiFunción desarrollada específicamente para el proyecto GEF ­ DDT

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Localidades en la frontera de Costa Rica­Panamá levantadascon receptor GPS Garmin y representadas en un SIG

Localidades en la frontera de Costa Rica­Panamá levantadascon receptor GPS Garmin y representadas en un SIG

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Health Analysis and Information Systems DD/AISPAHO’s GIS in Public Health ProjectHealth Analysis and Information Systems DD/AISPAHO’s GIS in Public Health Project

Puntos de coordenadas geográficas de las viviendaslevantadas con GPS en la localidad de Las Flores,

Belice 2005.

Puntos de coordenadas geográficas de las viviendaslevantadas con GPS en la localidad de Las Flores,

Belice 2005.

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Health Analysis and Information Systems DD/AISPAHO’s GIS in Public Health ProjectHealth Analysis and Information Systems DD/AISPAHO’s GIS in Public Health Project

Integración GPS­SIGIntegración GPS­SIG

• Los receptores cuentan o puedenusar un Software  que crea una basedigital

• A los puntos levantados se lespueden añadir atributos, como…– nombre de la localidad,

– domicilio o cruce, u otro tipo deidentificador,

– tipo de caso,

– etiquetas

• Se pueden emplear con cartografíadigital de fondo

• O incorporar a un SIG

• Los receptores cuentan o puedenusar un Software  que crea una basedigital

• A los puntos levantados se lespueden añadir atributos, como…– nombre de la localidad,

– domicilio o cruce, u otro tipo deidentificador,

– tipo de caso,

– etiquetas

• Se pueden emplear con cartografíadigital de fondo

• O incorporar a un SIG

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