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Taller Regional “Cartografía Censal con Miras a la Ronda de Censos 2010 en Latinoamérica” 2008 Sociedad de Especialistas Latinoamericanos en Percepción Remota y Sistemas de Información Espacial Sesión 11: Captura de datos, procesamiento y análisis: GPS – PDA en cartografía censal “Sistema de Posicionamiento Global (GPS): Conceptos, Funcionamiento, Evolución y Aplicaciones” Autor: Gina Ghio M. Ingeniero Civil en Geografía Coordinador SELPER Chile Santiago, Chile

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Sesión 11: Captura de datos, procesamiento y análisis:GPS – PDA en cartografía censal

“Sistema de Posicionamiento Global (GPS): Conceptos, Funcionamiento, Evolución y Aplicaciones”

Autor: Gina Ghio M.Ingeniero Civil en GeografíaCoordinador SELPER Chile

Santiago, Chile

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SISTEMAS GLOBALES DE NAVEGACIÓN POR SATÉLITE (GNSS)

Constelación de satélites que transmite rangos de señales utilizados para el posicionamiento y localización en cualquier parte del globo terrestre. Estos permiten determinar las coordenadas de un punto dado como resultado de la recepción de señales provenientes de constelaciones de satélites artificiales de la Tierra para fines de navegación, transporte, geodésicos, hidrográficos, agrícolas, y otras actividades afines.

La navegación por satélite se basa en el cálculo de una posición midiendo las distancias de un mínimo de tres satélites de posición conocida. En la práctica, un receptor capta las señales de sincronización emitida por los satélites que contiene la posición del satélite y el tiempo exacto en que esta fue transmitida. La posición del satélite se transmite en un mensaje de datos que se superpone en un código que sirve como referencia de la sincronización.

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CONTENIDOS

•CONCEPTOS BASICOS SISTEMAS GLOVALES DE NAVEGACIÓN POR SATELITE (GNSS)•RECEPTORES GPS•PLANIFICACIÓN DE MEDICIONES CON RECEPTORES GPS•APLICACIONES DE SEGMENTACION DINAMICA GPS/SIG

OBJETIVO

CONOCER LA TECNOLOGIA GPS, SUS APLICACIONES YENTREGAR METODOLOGÍAS DE SIG/GPS COMO ORIENTACIÓNPARA USO EN ACTUALIZACIÓN CARTOGRAFICA

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AÑO SISTEMA ORGANIZACIÓN/PAÍS NºSATÉLITES

CARACTERÍSTICAS

1967 TRANSIT Armada Estados Unidos

6 P = 120 kgaltura orbital = 1.100 km

P = 900 kgaltura orbital = 20.200 km

P = 1.400 kg (1º generación)P = 700 kg (3º generación)altura orbital = 19.100 km

200520011 (operativo)

GALILEO Unión Europea 30 P = 700 kgaltura orbital = 23.616 km

19781995 (capacidad total)

NAVSTAR-GPS(Navigation System and Ranging).

Departamento de DefensaEstados Unidos

27(24 operativos, 3 respaldo)

19821996(capacidad total)

GLONASS(Global Navigation Sputnik System)

Federación Rusa 24(21 operativos, 3 respaldo)19 operativos(24 cob. mundial)

BEIDOU China(sistema de navegación propio en fase de proyecto)

EVOLUCIÓN SISTEMAS GLOBALES DE NAVEGACIÓN POR SATÉLITE (GNSS)

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Estructura del Sistema GPSConstelación NAVSTAR-GPS

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El sistema GPS se compone principalmente de tres partes o segmentos:

•Segmento Espacial•Segmento de Control•Segmento de Usuario

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SEGMENTO DE CONTROL:

Esta sección está compuesta por las estaciones terrestres de monitoreo distribuidas alrededor del mundo.

Estas estaciones monitorean la trayectoria de cada satélite, esta información es recopilada y enviada al Centro de Operaciones Satelitales de E.E.U.U.

Mediante esta serie de estaciones se realiza el cálculo y corrección de los relojes de los satélites y de las efemérides. Se analiza la información y se determinan las correcciones en los parámetros orbitales.

Las estaciones de monitoreo están ubicadas en :

1.- Colorado Springs.2.- Ascención.3.- Diego García.4.- Kwajailen.5.- Hawaii.

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• Las estaciones monitoras reciben las señales de los satélites y calculan la órbita exacta. Los errores existentes en la información orbital de cada satélite (ephemeris data) son calculados y la información corregida es enviada a cada satélite.

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SEGMENTO DE USUARIO:

Este segmento lo conforman la totalidad de usuarios del sistema y los receptores GPS.

Recibe las señales que envían los satélites y las utiliza para determinar la posición del punto o móvil.

Empleando las señales de cuatro satélites un receptor GPS puede calcular la posición en el espacio tridimensional (X, Y, Z) y el tiempo (UTC*)

La aplicación principal del sistema GPS es la navegación en tres dimensiones (X, Y, Z).

*UTC: Tiempo Universal Coordinado

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Segmento UsuarioSegmento Usuario

EstaciónMaster de Control

Estación Monitoreo Colorado Springs

Diego García Isla Ascensión

KwajaleinHawaii

USCG

Segmento EspacialSegmento Espacial27 Sat27 Satééliteslites20,200 Km Orbita20,200 Km Orbita

Antenas TerrestresAntenas TerrestresDiego GarcDiego Garcíía a Isla AscensiIsla AscensióónnKwajaleinKwajalein

Segmento ControlSegmento Control

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MENSAJE GPS:

Los satélites GPS transmiten información en dos frecuenciasportadoras (señales de ruido pseudo-aleatorio) de banda ancha.

L1 = 1575,42 MHz (1,57 GHz) transmite la señal de navegación y el códigoL2 = 1227,60 MHz (1,23 GHz) empleada para compensar las variaciones producidas por cambios en las condiciones de propagación en la ionosfera en receptores

Estas portadoras contienen el mensaje GPS compuesto por:

a )Efemérides (posición de cada satélite)b) Almanaque (conjunto de datos para predecir las órbitas)c) Observable (códigos y fases o frecuencias portadoras)d) Funcionamientoe) Valor de Precisión de la distancia de usuario (URA)/Disponibilidad selectiva (SA)

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c) Observable:

Tiene relación con la información medible del mensaje satelital,que es utilizada para determinar la posición del receptor.

La información medible es “código” y “fase”.

La señal incluye dos códigos pseudo aleatorio (PRN):“navegación y posicionamiento con precisión métrica”

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Código C/A (Coarse Acquisition)Modula la señal L1

Aplicaciones: navegación y cartografía

Código P (Y) (Precise) Modula las señales L1 y L2

Aplicaciones: apoyo en trabajos topográficos

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L1 L2Frecuencia Portadora 1575.42 MHz 1227.6 MHzLongitud de onda 19cm 24cm

Modulación del Código C/A -P P

NAVDATA NAVDATA

C/A - Código de adquisición gruesa.P - Código Preciso (Actualmente Código Y).NAVDATA - Estado de los Satélites & offset del reloj, y parámetros

de las efemérides,

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VALOR DE PRECISION DE LA DISTANCIA DE USUARIO (URA):

Valor estadístico que predice la precisión de las medicionesdesde un satélite específico.

Si el URA es mayor que 30 implica que se ha activado laDisponibilidad Selectiva (SA) en ese satélite.

La SA es una degradación artificial de la señal ocasionada porel Depto. de Defensa induciendo un error en un rango de 30 a100 metros.

la dependencia cada vez mayor del GPS por parte de la población civil hizo que la Disponibilidad Selectiva fuese eliminada el 2 de Mayo de 2000.

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MODOS DE POSICIONAMIENTO

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Para la determinación de posiciones sobre la superficie de la tierra se tienen dos formas de posicionamiento:

•Autónomo•Diferencial

La diferencia fundamental es la precisión y su aplicación dependerá de las necesidades y objetivos del usuario.

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FORMA AUTONOMA:

Proceso para obtener coordenadas en modo de posicionamientoautónomo:

1. Trilateración desde satélites2. Distancia hacia los satélites3. Precisión en el tiempo4. Posición de los satélites5. Corrección de errores

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1. TRILATERACIÓN DESDE SATÉLITES:

La coordenada exacta de un punto sobre la tierra se calcula midiendo ladistancia desde un grupo de satélites hacia la posición de la antena.Asumiendo que la distancia hacia un satélite es conocida, la posiciónde la antena puede estar sobre cualquier punto sobre la superficie de laesfera generada.

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Si se incorpora la distancia hacia un segundo satélite se generan dos esferascuya intersección genera un circulo. La posición de la antena estará en algúnpunto sobre este círculo. Si se incorpora la distancia a un tercer satélite, laesfera generada se intercepta sobre dos puntos en el círculo. Uno de éstos esuna posición degradada producida por una respuesta indeseada.

Se necesitan 4 satélites como mínimo para determinar la solución de lascuatro incógnitas:

•coordenadas X, Y , Z•Tiempo.

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2.DISTANCIA HACIA LOS SATÉLITES

La distancia desde un satélite a la antena del receptor es establecidamidiendo el tiempo de viaje de la señal de radio desde el satélite al receptor.

Tanto el satélite como el receptor generan un código PRN, idénticos ysincronizados entre si. Así, el receptor compara el código recibido con el generado determinando la diferencia de tiempo entre las partes iguales delcódigo. Esta diferencia es multiplicada por la velocidad de la luz paradeterminar la distancia.

La precisión de la distancia depende del código del que se derive: C/A - P

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3.PRECISION EN EL TIEMPO

Los cálculos dependen de cuan precisos sean los relojes

Satélites: relojes de cesio, atómicos, altamente estables, a nivel de nanosegundos.Receptores: relojes de menor precisión.

Por lo tanto, se debe corregir la posición por errores de sincronización de losrelojes.

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4.POSICION DE LOS SATELITES

Conocer la posición de los satélites es vital para la determinación de la posición del receptor.Los satélites son monitoreados por cinco estaciones de control distribuidasen el mundo determinando sus trayectorias y los coeficientes de correcciónde los relojes.

5. CORRECCION DE ERRORES

Algunas fuentes de error de los GPS son difíciles de eliminar.

•Los cálculos asumen que la señal viaja a una velocidad constante, la velocidad de la luz, sin embargo esto es posible sólo en el vacío.

•Al ingresar la señal en la ionósfera y luego a la tropósfera sufre retardos develocidad de propagación.

•Cuando la señal de un satélite se ve reflejada sobre algún objeto se produceun efecto de multipaso.

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Todos los receptores GPS realizan algunas correcciones para los retardos de señal.

Los efectos de multipaso son minimizados aplicando procesamiento dela señal y diseños avanzados de antenas.

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POSICIONAMIENTO ABSOLUTO:

Un usuario equipado con un receptor portátil, recibe en forma pasivaseñales del mensaje GPS desde 3/4 satélites o más y puede medir una distancia modificada receptor a cada satélite y determinar la posición dela antena del receptor.

La precisión del posicionamiento absoluto depende de:

•Estabilidad de los satélites y receptor.•Condiciones de encriptado del Código P•Cantidad de ruido existente en la recepción de la señal•Cantidad de canales del receptor•Antigüedad de las efemérides (coordenadas de la órbita)•Condiciones y estabilidad de la ionósfera y tropósfera

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INFLUENCIA DE LAS FUENTES DE ERRORES EN ELPOSICIONAMIENTO ABSOLUTO:

FUENTES DE ERROR GPS AUTÓNOMO (metros)

Relojes de Satélites 3,0Errores Orbitales 2,7Ionosfera 8,2Troposfera 1,8Disp. Selectiva SA 30 a 100Reloj del Receptor* 0,3

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FuentesFuentes de error en de error en GPSGPS

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Dilución de Precisión (DOP)

• DOP es dependiente de la geometría de la constelación de satélites.

• DOP es expresado mediante un valor numérico adimensional– DOP valores menor a 4 indica excelente precisión– DOP valores de 5 a 7 son aceptables– DOP valores mayores que 7 son pobres

• Un alto DOP = Menor precisión en Posición

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Multipaso en la Base

SeSeññal directa

al directa Señal reflejada

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Lamentablemente las ondas deradio no viajan por el espaciovacío. Tienen que atravesar también la capa ionosférica querodea la tierra.

El grado en que la ionósferaafecta a las ondas de radio depende de la densidad de cargaionosférica y del ángulo deincidencia.

Efectos de la ionósfera

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Con dos frecuencias se reduce el efecto de la ionósferaEl retraso que ocasiona laionósfera en la propagación de las señales es inversamente proporcional a la frecuencia.

Usando DOS FRECUENCIASse puede determinar la diferenciaentre los tiempos de retardo y por lo tanto eliminar en gran parte el efecto ionosférico.

Este efecto es más notoriodurante el día.

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Efectos Ionosféricos

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< 10 Km< 10 Km

LLííneas cortasneas cortas

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* * ** * * * * * * * * * * * * * * *

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> 10 Km> 10 Km

LLííneas largasneas largas

Efectos IonosféricosTaller Regional “Cartografía Censal con Miras a la Ronda de Censos 2010 en Latinoamérica” 2008

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FORMA DIFERENCIAL

Debido a los errores ya mencionados, los cálculos de posiciones con GPS pueden sufrir desplazamientos de hasta 100 metros con S/A y hasta 30 metros sin S/A.

El proceso de Corrección Diferencial consiste en obtener datos satelitalesen forma simultánea por dos receptores, uno de los cuales es ubicado en unaposición conocida y otro en una posición variable (base y móvil).

Las observaciones desde la base son usadas para ajustar la posición del móvil.

Para que exista Corrección Diferencial el receptor base colecta datos de latotalidad de satélites visibles y el móvil sólo de parte de la constelación.

Supuesto: la mayor parte de los errores en la señal es igual para todos losusuarios sobre una extensa área.

A 400 km de la base: precisiones de 5 metros (reducción al promediar)a menos de 100 km: precisiones de 1 metro.

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Posicionamiento Diferencial Post proceso

La base contrasta la posición calculada con la posición de referencia móvil.El resultado es una serie de correcciones de los datos de cada satélite medido en su respectivo tiempo.La base almacena estas correcciones las que se utilizan postproceso con el software de GPS corrigiendo los datostomados en terreno.

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SISTEMAS DE CORRECCIÓN DIFERENCIALEN TIEMPO REAL

La corrección diferencial en tiempo real se realiza al momento deefectuada la medición de campo.La base contrasta la posición calculada con la posición de referencia móvil.El resultado es una serie de correcciones de los datos de cada satélite medido en su respectivo tiempo.La base transmite estas correcciones hacia los móviles a travésde sistemas de radio y módem, o por un sistema satelital y basesdiseñado para este efecto, así el móvil aplica la correcciónal momento de la toma de datos.

La factibilidad de corrección diferencial en tiempo real dependedel tipo de receptor utilizado.

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SERVICIOS DE CORRECCIONES DIFERENCIALES

SERVICIO COBERTURA ESTACIONES

Waas Norteamérica 32

Egnos Europa 34

OmniStar Sudamérica /centroamérica 70

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PLANIFICACION DE MEDICIONES

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CONSIDERACIONES GENERALES:

A diferencia de la topografía clásica, las mediciones GPS no requierenintervisibilidad entre los puntos medidos.

Los receptores no envían ni reciben señales entre ellos, sólo reciben lasseñales de los satélites. Por lo tanto se trata de redes y no de poligonalespara salvar obstáculos tales como edificios, montañas, etc.

Se requiere una vista despejada del cielo, cualquier elemento que obstruya la visibilidad reducirá la efectividad de recepción de la señal.

Las estaciones de medición deben evitar elementos que obstruyan la señal.

Las fuentes de microondas de alto poder (transmisoras de radio o TV)pueden interferir con la señal recibida,

Se debe realizar un estudio del área de trabajo para determinar losobstáculos y su grado de incidencia.

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La planificación previa del terreno ayuda a:

•Predecir la disponibilidad de satélites en cada punto de observación.•Experimentar con las obstrucciones a la visibilidad.•Determinar los mejores períodos de observación.•Visualizar la disponibilidad de satélites mediante tablas y representaciones gráficas.

SESIONES Y PUNTOS:Una sesión es un período durante el cual se planifican las observacionespara ver la disponibilidad de los satélites.

Un punto es un lugar en el que se planea hacer las observaciones:MARCA O ESTACIÓN.

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EQUIPAMIENTOS GPS

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RECEPTORES GPS vs PRECISION

•Tipo de medición que efectúen•Tipo de códigos que usen•Frecuencias que puedan procesar•Cantidad de canales y satélites rastreados

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Receptor Código Fase Portadora Equipamiento Precisión Canales

Geodésico P L1 y L2 Base + Móvil 5 mm 24-40

Topográfico C/A y P L1 Base + Móvil 10-50 cm 12-24

Navegador C/A L1 Móvil10-30 m (sin S/A)

30 - 100 m (con S/A) 8-12

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CARACTERÍSTICAS BÁSICAS QUE DEBE TENER SU GPS PARA CARTOGRAFÍA.

Sistema receptor de al menos 12 canales paralelos: necesario para poder tener una buena recepción de las señales en terrenos abruptos y con espesa cobertura vegetal.

Waypoints (puntos de referencia): capacidad de almacenamiento de como mínimo, 500 waypoints.

Pantalla de Mapa: para poder ver más fácilmente nuestra posición con respecto a los demás waypoints marcados.

Track: capacidad de almacenar 10 o más tracks, que corresponden a las huellas de nuestro trayecto realizado, para así poder repetirlas o hacerlas de vuelta en caso de que no reconozcamos el camino.

Múltiples Datum: para poder ocupar el GPS con las cartas topográficas del propio país.

Cartografía digital incluida en el propio receptor: útil para ver plasmado sobre un mapa, donde nos encontramos.

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ARCHIVOS DE PROCESAMIENTO. DAT:

Un Archivo DAT contiene información de:

Tipo de ReceptorTipo de AntenaAltura de AntenaNombre de estaciónMétodo de medición de la altura de antenaMediciones de fase portadoraParámetros de efemérides del satélite

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EQUIPO MÓVIL DE MAPEOY COLECTOR DE DATOS

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EQUIPO COMPLETO DE MAPEO: MÓVIL Y BASE

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COLECTOR DE DATOSPISTOLA LASER O DISTANCIOMETRO

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MODALIDADDE USO DE EQUIPO MOVIL

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USO DE PDA (Personal Digital Assistant)

La PDA unida a GPS funciona comoun colector de datos y permite almacenar cartografía de basepara la ubicación de otros elementos vectoriales.

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Con PDA la captura de la información se efectúa directamente en campo, permitiendo al usuario ubicarse geográficamente en terreno y a llevar a cabo la toma de datos de forma automatizada, garantizándose la asignación a cada elemento de un código único de identificación; un único par decoordenadas XY (no reasignables a otro elemento) y los demás atributos de informaciónque se capturan por observación o medición objetiva propias de la información que está siendocensada.

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La capacidad de almacenamiento interno de las pdas, incluso de las más potentes, es muypequeña. Para compensar este inconveniente la cartografía digital se almacena en tarjetas de memoria compact flash (CF) o secure digital (SD).

Para rendir al máximo de sus posibilidades una Pda necesita de una minuciosa preparación previa del recorrido con el software: cartografía y tracks, waypoints y rutas de referencia.

También resulta imprescindible aprender a configurar diferentes funciones del programa, sobretodo las referentes a la visualización y obtención de tracks y waypoints.

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Configuración de un equipo de navegaciónHay algunas consideraciones que deben tener en cuenta al adquirir un sistema de navegación basado en una pda. Es conveniente que piensen de antemano en los componentes del sistema, ya que no todos los elementos son compatibles.• Pda: La elección de la pda condiciona el tipo de receptor (GPS, compact flash) y el formato de tarjeta de memoria que se puede utilizar.• GPS compact flash. Los GPS compact flash se insertan en la ranura CF de la pda. En general los receptores compact flash disponen de puertos de comunicación específicos. No tienen ningún problema de comunicación. La limitación principal de los GPS CF es que se alimentan de la batería de la pda, lo que reduce la autonomía. Obviamente, para utilizar un GPS compact flash es imprescindible que la pda disponga de una ranura de expansión de memoria extra para almacenar la cartografía.• GPS mouse. Los receptores tipo mouse se conectan a la pda por cable y tampoco ofrecen problemas de comunicación, normalmente trabajan con el puerto COM-1. Los GPS mouse se alimentan, compartiendo la toma de corriente con la pda. El principal inconveniente puede ser la disponibilidad de un cable de comunicación específico par el modelo de pda.• Bluetooth. La tecnología Bluetooth facilita el intercambio inalámbrico de información a corta distancia entre diferentes dispositivos electrónicos, pdas y GPS entre otros. Funciona por medio de un enlace de radiofrecuencia de corto alcance y bajo consumo que permite prescindir de los molestos cables de conexión. Con un precio cada vez más competitivo los GPS Bluetooth se están imponiendo sobre los demás tipos de receptores. Las ventajas que ofrecen son importantes: independencia y autonomía. Sin embargo, el sistema todavía ofrece algunos problemas de comunicación.

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INTEGRACION GPS / SIGACTUALIZACION

CARTOGRAFICA BASE

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Chequeo con GPS

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Pucón, cartografía región

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Calce final de Manzanas, Verificación GPS

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INTEGRACION GPS / SIGCARTOGRAFICA BASE

Y CAPTURA DE DATOS ENZONAS RURALES

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Los GPS contienen una herramienta para la captura de datos para un SIG.

El software asociado permite transferir los datosa un SIG en forma fácil y eficaz.

Con las herramientas de GPS/PDA se pueden definir diccionarios de datos (tablas o bases de datos) y recoger los atributos en terreno al mismo tiempo que se recogen los datos de posición.

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DEFINIENDO LOS DATOS:

Para definir los datos a recopilar con GPS y que serán utilizados en el SIG, se crea el Diccionario de Atributos (tablao lista de características), este se transfiere a un Colectorde Datos (PDA) y se almacena en formato digital.

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CONSIDERACIONES AL CREAR UN DICCIONARIO DE DATOS:

¿Cuál es la Aplicación del SIG?

Esto afecta la información de características o atributos que se quiera obtener.

¿Cuántas características o atributos se requieren?

La herramienta de GPS/PDA tiene límites de memoria para almacenar datos(dependiendo del equipo y software).Se debe tener en cuenta el tiempo requerido para recoger los datos en terrenoal aumentar la información (el proceso es mayor cuanto mayor es la cantidadde datos).

¿Cómo se han estructurado los datos?

Se debe tener en cuenta cómo se relacionan los datos en un SIG (identificador,código) para diseñar en forma óptima el diccionario de datos.

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¿Cómo se va a realizar la colección de datos?

Pueden combinarse diferentes características en un archivo, o pueden recogerse en forma separada en distintos archivos.

¿Cuáles son las limitaciones de un Diccionario de Datos?

Limitaciones internas como el espacio o capacidad de almacenamiento.Limitaciones de longitud de un carácter y el número de características.

¿Qué unidades, datum y sistema de coordenadas se requiere?

Estos parámetros se configuran tanto en el software de proceso comoen el colector de datos. Deben ser compatibles con otras fuentes dedatos geográficos ha utilizar en el SIG.

¿Qué nomenclatura se utilizará para el nombre de los archivos?

Es importante predefinir y homogeneizar los nombres de los archivosa fin de poder identificarlos fácilmente.

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Ejemplo de diccionario de datosTaller Regional “Cartografía Censal con Miras a la Ronda de Censos 2010 en Latinoamérica” 2008

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Capturando los detalles de un CaminoCapturando los detalles de un Camino

Desde el Camino directoDesde el Camino directoal Sistema Catastralal Sistema Catastral

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Los mapas aseguran la uniformidad y facilitan las actividades censales (antes del empadronamiento).Las oficinas de censos tienen que asegurar que se cuenta cada hogar y cada persona del país y, al mismo tiempo, que a ninguno de ello se los cuenta dos veces. Para esto, los geógrafos dividen el territorio nacional en pequeñas unidades informantes y, de este modo, los mapas pasan a ser un instrumento de control esencial que garantiza la consistencia y la exactitud de los censos.

• Los mapas facilitan la reunión de datos y pueden ayudar a supervisar las actividades censales (durante el empadronamiento).

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Manual de sistemas de información geográfica y cartografía digital. Estudios de Métodos. Serie F Nº 79Departamento de Asuntos Económicos y SocialesDivisión de EstadísticaNaciones UnidasNueva York, 2000

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APLICACIÓN PRACTICA GPS/SIGSEGMENTACION DINAMICA

DE RUTAS

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DefiniciónSegmentación Dinámica es el proceso de ubicar, a lo largo de líneas previamente calibradas, entidades geográficas lineales o puntuales (eventos).

Permite asociar múltiples conjuntos de atributos a cualquier porción de una entidad lineal.

Estos atributos luego, pueden ser almacenados, desplegados, consultados y analizados sin afectar la coordenadas de los datoslineales ni su geometría.

Modela elementos lineales usando rutas o eventos de rutas.

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SEGMENTACION DINAMICA:

Procedimiento por el cual se pueden “localizar” por “ distancia” oVariable “M” elementos puntuales y lineales sobre un “Sistema de Rutas”.

La base de información que se toma para generar los procedimientos de segmentación dinámica, son los Arcos (líneas) que componen las rutas y la información alfanumérica, referida a un sistema de medidas, que está asociada a cada uno de estos arcos.

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SEGMENTACIÓN DINÁMICA

SISTEMA DE RUTAS

BASE DE DATOS DE LAS ENTIDADES GEOGRÁFICAS

Código único del camino o de la RutaPunto de inicio (kilómetro)Punto de término (kilómetro)

Código del camino al que pertenece el objetoSi es puntual:Punto de localización (numérico/kilómetro)Si es lineal:Punto de inicio (kilómetro inicial)Punto de término (kilómetro final)

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... Segmentación Dinámica

1

2

3

4

5

6

7

8

9

11

12

Arcos Reales

Definiciónde rutas

Ruta 1

1

2

3

4

12

9

origenRuta 2

7

2

3

45

10

origen

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Necesidad de Referenciamiento LinealEn lugar de usar medidas basadas en coordenadas (x,y), la

segmentación dinámica simplifica los datos usando una posición relativa simple (distancia). La ubicación entonces, es dada en términos de un elemento conocido y una posición o medida sobre él.

Por ejemplo, ruta 8, kilómetro 23, identifica únicamente una posición en el espacio geográfico sin tener que expresarlo en coordenadas (x,y), o latitud/longitud. Esto es REFERENCIAMIENTO LINEAL

La geometría de rutas difiere de otras geometrías lineales en que en lugar de ser una colección de coordenadas (x,y), es una colección de valores (x,y,m), m es el valor M donde se almacena la medida o distancia.

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RutasSi consideramos la red vial, comúnmente estas medidas representan distancias sobre la ruta pero también pueden representar tiempo, costos, u otros eventos que ocurran a lo largo de la misma.

Estos valores M medidos se almacenan en cada vértice de las polilíneas que componen la ruta o la red.

El valor medido es independiente al sistema de coordenadas usado para representar al elemento geográfico, en este caso la ruta.

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¿Qué se requiere para aplicar Segmentación Dinámica?Una cobertura o capa de información de Rutas con georeferenciación

espacial (x,y) a la cual se le aplica una calibración por “distancia” o variable “M”.

Sistema de Rutas: X, Y, M y sentido de la ruta

¿Cómo se obtiene la cobertura de Rutas?

A través de levantamiento con GPS de precisión: X,Y

¿Cómo se calibra la cobertura para obtener el sistema de Rutas?

A través de software SIG que permitan incorporar el elemento “M” en

la cobertura: Arcview – ArcInfo NT - ArcGis.

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Calibración• Un elemento geográfico lineal calibrado,

o ruta calibrada, es simplemente una polilínea que contiene valores M (medidas) y un identificador. Dichos valores M almacenan información de medidas realizadas sobre dicha ruta, por ejemplo kilómetros medidos en distintos puntos de la ruta que serán usados para calibrarla.

• La calibración se realiza tomando medidas sobre ciertos puntos de la ruta (por ejemplo las balizas) para que el software pueda interpolar o extrapolar el resto de los valores para la polilíneacomo muestra la siguiente figura:

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EventosEn una red vial, las referencias a elementos sobre la ruta pueden ser almacenadas y organizadas en tablas, las cuales llamamos tablas de eventos.

Una tabla de eventos es una tabla cualquiera que contiene un campo que es identificador de ruta, y por lo menos un campo que contiene valores de distancia referidas a dicha ruta (ej. Kilómetro). Las tablas que contengan referencias a puntos sobre la ruta, a los cuales llamamos eventos puntuales, contienen un campo para almacenar valores de distancia sobre la ruta, mientras que las tablas que contiene dos de estos campos de medidas son tablas que contienen referencias a tramos sobre la ruta, los cuales se denotan como eventos lineales. El campo identificador de ruta sirve para referirse a una ruta en particular sobre la red vial.

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EventosTabla de eventos puntuales contiene muchos eventos. Cada evento de punto hace referencia a un lugar preciso en la ruta. Por ejemplo, el evento puntual 1 (OID =1) hace referencia al KM 30 (KM=30) de la ruta 8 (RUTA=8). En este ejemplo el campo KM de latabla de abajo es el usado para referirse al valor M medido o interpolado sobre la polilínea calibrada donde se define la ruta 8.

Ruta 8

0.0

62.0

El identificador de cada ruta es almacenado en cualquier campo de tipo numérico o alfanumérico (RUTA).

Una ruta es una polilínea con valores de medida M.

Un evento es una fila en una tabla de eventos. Un evento contiene una referencia a un lugar en una ruta (punto o línea).

Evento linealEvento puntual

Polilínea con valores M

OID RUTA KM

1 8 30

2 8 55.6

OID RUTA DesdeKM HastaKM

1 8 10

40

57

25

2 8 50

3 8 60.5

DesdeKM denota el KM donde comienza el tramo, HastaKMdenota el KM donde finaliza el tramo.

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EventosLa fuente de eventos sobre rutas sirve como una tabla de eventos como una capa geográfica “dinámica”. Cada registro en la tabla representa un elemento geográfico cuya ubicación es calculada en tiempo real según la distancia

(kilómetro). Esto es segmentación dinámica.

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Detección de errores La tecnología de segmentación dinámica incluye también el reporte del estatus de ubicación de los elementos a ubicar.

A veces, estos elementos no pueden ser ubicados, es decir su ubicación no pudo ser calculada por la segmentación dinámica. Esto se debe a que existen ciertas razones que impiden ubicar correctamente a dicho evento sobre la ruta.

Otras veces, un evento puede ser parcialmente ubicado (esto ocurre solo para eventos lineales). Los siguiente son algunos ejemplos de estos errores:

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Detección de errores

OID RUTA DesdeKM HastaKM ERROR1 8 1 5 LOCATING_OK

2 8 -5 9 LOCATING_E_FROM_PARTIAL_MATCH

3 8 15 70 LOCATING_E_TO_PARTIAL_MATCH

4 8 80 95 LOCATING_E_CANT_FIND_EXTENT

OID RUTA DesdeKM ERROR1 8 1 LOCATING_OK

2 8 -5 LOCATING_E_CANT_FIND_LOCATION

Ejemplo de tabla de eventos lineales con mensajes de errores asociados

Ejemplo de tabla de eventos puntuales con mensajes de errores asociados

Ruta 8

0.0

62.0

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ARCGISARCVIEW

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Comandos Descripción

ARC: MEASUREROUTE ARC caminos RUTACODIGO LFINAL UL # 4000

Generación inicial del sistema de rutas considerando el atributo LFINAL como unidad de medida

ARC : JOINITEM CAMINOS.RATRUTA SENTIDO CAMINOS.RATRUTACODIGO

Unión de la tabla sentido a la tabla de rutas

ARC : AP Ingreso al módulo Arcplot

: RESELECT caminos ROUTE.RUTA SENTIDO = 'UL' Reselección de los caminos con inicio en UL

: WRITESELECT UL.SEL Grabado de selección en archivo

: CLEARSEL Borrar selección

: RESELECT caminos ROUTE.RUTA SENTIDO = 'UR' Reselección de los caminos con inicio en UR

: WRITESELECT UR.SEL Grabado de selección en archivo

: CLEARSEL Borrar selección

: RESELECT caminos ROUTE.RUTA SENTIDO = 'LL' Reselección de los caminos con inicio en LL

: WRITESELECT LL.SEL Grabado de selección en archivo

: CLEARSEL Borrar selección

: RESELECT caminos ROUTE.RUTA SENTIDO = 'LR' Reselección de los caminos con inicio en LR

: WRITESELECT LR.SEL Grabado de selección en archivo

: CLEARSEL Borrar selección

: QUIT Salir de Arcplot

: MEASUREROUTE ROUTE caminos RUTA LFINAL UL GAP 4000 UL.SEL

Actualización del sistema de rutas con archivos de sentidos

: MEASUREROUTE ROUTE caminos RUTA LFINAL UR GAP 4000 UR.SEL

Actualización del sistema de rutas con archivos de sentidos

: MEASUREROUTE ROUTE caminos RUTA LFINAL LL GAP 4000 LL.SEL

Actualización del sistema de rutas con archivos de sentidos

: MEASUREROUTE ROUTE caminos RUTA LFINAL LR GAP 4000 LR.SEL

Actualización del sistema de rutas con archivos de sentidos

ARCINFO NT

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Ruta-id Kilómetro Dist_eje Dimensiones ...

F_Node T_Node Lpoly Rpoly Length Ejes# Eje_id ...

Ruta# Ruta-id Atributos generales ...

Routelink# Arclink# F-MEAS T-MEAS F-POS T-POS Vialidad# Vialida-id

Ruta-id De_km A_km Dist_eje Ancho Tipo ...

Tabla de ArcosReales

Tabla deSegmentos

Tabla de Rutas

Evento Puntual Evento Lineal

( x,y )

Taller Regional “Cartografía Censal con Miras a la Ronda de Censos 2010 en Latinoamérica” 2008

Sociedad de Especialistas Latinoamericanos en Percepción Remota y Sistemas de Información Espacial

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Taller Regional “Cartografía Censal con Miras a la Ronda de Censos 2010 en Latinoamérica” 2008

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EJEMPLOSEGMENTACION DINAMICA

ARCINFO NT - ARCVIEW

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EJEMPLOSEGMENTACION DINAMICAAPLICACIONES EN ARCGIS

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La aplicación cuenta con 6 funciones, de las cuales las dos primera son generales y las cuatro restantes son para manejar los eventos de: ·Señales·Obras de Arte ·Defensas camineras ·Pavimentos.

El uso de cada una de ellas se explica en los siguientes puntos.

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KM en Ruta con el Cursor

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Buscar KM en Ruta

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