Monografias.com > Sin categoría
Descargar Imprimir Comentar Ver trabajos relacionados

Captura de datos, procesamiento y análisis en GPS PDA (página 2)




Enviado por Pablo Turmero



Partes: 1, 2

Monografias.com

1. TRILATERACIÓN DESDE SATÉLITES:

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

Monografias.com

Si se incorpora la distancia hacia un segundo satélite se generan dos esferas
cuya intersección genera un circulo. La posición de la antena estará en algún
punto sobre este círculo. Si se incorpora la distancia a un tercer satélite, la
esfera generada se intercepta sobre dos puntos en el círculo. Uno de éstos es
una posición degradada producida por una respuesta indeseada.

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

coordenadas X, Y , Z
Tiempo.

Monografias.com

2.DISTANCIA HACIA LOS SATÉLITES

La distancia desde un satélite a la antena del receptor es establecida
midiendo 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 y
sincronizados entre si. Así, el receptor compara el código recibido con el
generado determinando la diferencia de tiempo entre las partes iguales del
código. Esta diferencia es multiplicada por la velocidad de la luz para
determinar la distancia.

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

Monografias.com

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 los
relojes.

Monografias.com

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 distribuidas
en el mundo determinando sus trayectorias y los coeficientes de corrección
de 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 de
velocidad de propagación.

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

Monografias.com

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

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

Monografias.com

POSICIONAMIENTO ABSOLUTO:

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

Monografias.com

INFLUENCIA DE LAS FUENTES DE ERRORES EN EL
POSICIONAMIENTO ABSOLUTO:

FUENTES DE ERROR GPS AUTÓNOMO (metros)

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

Monografias.com

Fuentes de error en GPS

Monografias.com

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

Monografias.com

Multipaso en la Base
(Gp:) Señal directa
(Gp:) Señal reflejada

Monografias.com

Lamentablemente las ondas de
radio no viajan por el espacio
vacío. Tienen que atravesar
también la capa ionosférica que
rodea la tierra.

El grado en que la ionósfera
afecta a las ondas de radio
depende de la densidad de carga
ionosférica y del ángulo de
incidencia.
Efectos de la ionósfera

Monografias.com

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

Usando DOS FRECUENCIAS
se puede determinar la diferencia
entre los tiempos de retardo y
por lo tanto eliminar en gran parte
el efecto ionosférico.

Este efecto es más notorio
durante el día.

Monografias.com

Efectos Ionosféricos

(Gp:) * * * * * * * *
* * * * * * * *
* * * * * * * * *
(Gp:) * * * * * * * *
* * * * * * * *
* * * * * * * * *
(Gp:) * * * * * * * *
* * * * * * * *
* * * * * * * * *
(Gp:) < 10 Km

Líneas cortas

Monografias.com

(Gp:) * * * *
* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** * * * * * * * * * * * * * * *
(Gp:) * * * * * * * *
* * * * * * * *
* * * * * * * * *
(Gp:) > 10 Km

Líneas largas
Efectos Ionosféricos

Monografias.com

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 satelitales
en forma simultánea por dos receptores, uno de los cuales es ubicado en una
posición 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 la
totalidad 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 los
usuarios 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.

Monografias.com

Monografias.com

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 datos
tomados en terreno.

Monografias.com

SISTEMAS DE CORRECCIÓN DIFERENCIAL
EN TIEMPO REAL
La corrección diferencial en tiempo real se realiza al momento de
efectuada 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 través
de sistemas de radio y módem, o por un sistema satelital y bases
diseñado para este efecto, así el móvil aplica la corrección
al momento de la toma de datos.

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

Monografias.com

SERVICIOS DE CORRECCIONES
DIFERENCIALES

Monografias.com

PLANIFICACION DE MEDICIONES

Monografias.com

CONSIDERACIONES GENERALES:
A diferencia de la topografía clásica, las mediciones GPS no requieren
intervisibilidad entre los puntos medidos.

Los receptores no envían ni reciben señales entre ellos, sólo reciben las
señales de los satélites. Por lo tanto se trata de redes y no de poligonales
para 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 los
obstáculos y su grado de incidencia.

Monografias.com

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 observaciones
para ver la disponibilidad de los satélites.

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

Monografias.com

EQUIPAMIENTOS GPS

Monografias.com

RECEPTORES GPS vs PRECISION
Tipo de medición que efectúen
Tipo de códigos que usen
Frecuencias que puedan procesar
Cantidad de canales y satélites rastreados

Monografias.com

Monografias.com

ARCHIVOS DE PROCESAMIENTO. DAT:
Un Archivo DAT contiene información de:

Tipo de Receptor
Tipo de Antena
Altura de Antena
Nombre de estación
Método de medición de la altura de antena
Mediciones de fase portadora
Parámetros de efemérides del satélite

Monografias.com

EQUIPO MÓVIL DE MAPEO
Y COLECTOR DE DATOS

Monografias.com

EQUIPO COMPLETO DE MAPEO: MÓVIL Y BASE

Monografias.com

COLECTOR DE DATOS
PISTOLA LASER O
DISTANCIOMETRO

Monografias.com

MODALIDAD
DE USO DE EQUIPO MOVIL

Monografias.com

USO DE PDA (Personal Digital Assistant)
La PDA unida a GPS funciona como
un colector de datos y permite almacenar cartografía de base
para la ubicación de otros elementos vectoriales.

Monografias.com

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 de
coordenadas XY (no reasignables a otro elemento) y los demás atributos de información
que se capturan por observación o medición objetiva propias de la información que está siendo
censada.

Monografias.com

La capacidad de almacenamiento interno de las pdas, incluso de las más potentes, es muy
pequeña. 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, sobre
todo las referentes a la visualización y obtención de tracks y waypoints.

Monografias.com

Configuración de un equipo de navegación
Hay 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.

Monografias.com

INTEGRACION GPS / SIG
ACTUALIZACION
CARTOGRAFICA BASE

Monografias.com

INTEGRACION GPS / SIG
CARTOGRAFICA BASE
Y CAPTURA DE DATOS EN
ZONAS RURALES

Monografias.com

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

El software asociado permite transferir los datos
a 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.

Monografias.com

DEFINIENDO LOS DATOS:
Para definir los datos a recopilar con GPS y que serán
utilizados en el SIG, se crea el Diccionario de Atributos (tabla
o lista de características), este se transfiere a un Colector
de Datos (PDA) y se almacena en formato digital.

Monografias.com

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 terreno
al aumentar la información (el proceso es mayor cuanto mayor es la cantidad
de 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.

Monografias.com

¿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 como
en el colector de datos. Deben ser compatibles con otras fuentes de
datos 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 archivos
a fin de poder identificarlos fácilmente.

Monografias.com

Ejemplo de diccionario de datos

Monografias.com

Capturando los detalles de un Camino
Desde el Camino directo
al Sistema Catastral

Monografias.com

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).
Manual de sistemas de información geográfica y cartografía digital. Estudios de Métodos. Serie F Nº 79
Departamento de Asuntos Económicos y Sociales
División de Estadística
Naciones Unidas
Nueva York, 2000

Monografias.com

APLICACIÓN PRACTICA GPS/SIG
SEGMENTACION DINAMICA
DE RUTAS

Monografias.com

Definición
Segmentación 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 datos lineales ni su geometría.
Modela elementos lineales usando rutas o eventos de rutas.

Monografias.com

SEGMENTACION DINAMICA:

Procedimiento por el cual se pueden “localizar” por “ distancia” o
Variable “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.

Monografias.com

SEGMENTACIÓN DINÁMICA
SISTEMA DE RUTAS
BASE DE DATOS DE LAS ENTIDADES GEOGRÁFICAS
Código único del camino o de la Ruta
Punto de inicio (kilómetro)
Punto de término (kilómetro)
Código del camino al que pertenece el objeto
Si es puntual:
Punto de localización (numérico/kilómetro)
Si es lineal:
Punto de inicio (kilómetro inicial)
Punto de término (kilómetro final)

Monografias.com

… Segmentación Dinámica
1
2
3
4
5
6
7
8
9
11
12
Arcos Reales
Definición
de rutas
Ruta 1
1
2
3
4
12
9
origen
Ruta 2
7
2
3
4
5
10
origen

Monografias.com

Necesidad de Referenciamiento Lineal
En 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.

Monografias.com

Rutas
Si 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.

Monografias.com

¿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.

Monografias.com

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 polilínea como muestra la siguiente figura:

Monografias.com

Eventos
En 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.

Monografias.com

Eventos
Tabla 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 la tabla 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 lineal
Evento puntual
Polilínea con valores M
DesdeKM denota el KM donde comienza el tramo, HastaKM denota el KM donde finaliza el tramo.

Monografias.com

Eventos
La 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.

Monografias.com

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:
 

Monografias.com

Detección de errores
Ejemplo de tabla de eventos lineales con mensajes de errores asociados
Ejemplo de tabla de eventos puntuales con mensajes de errores asociados
(Gp:) Ruta 8
(Gp:) 0.0
(Gp:) 62.0

Partes: 1, 2
 Página anterior Volver al principio del trabajoPágina siguiente 

Nota al lector: es posible que esta página no contenga todos los componentes del trabajo original (pies de página, avanzadas formulas matemáticas, esquemas o tablas complejas, etc.). Recuerde que para ver el trabajo en su versión original completa, puede descargarlo desde el menú superior.

Todos los documentos disponibles en este sitio expresan los puntos de vista de sus respectivos autores y no de Monografias.com. El objetivo de Monografias.com es poner el conocimiento a disposición de toda su comunidad. Queda bajo la responsabilidad de cada lector el eventual uso que se le de a esta información. Asimismo, es obligatoria la cita del autor del contenido y de Monografias.com como fuentes de información.

Categorias
Newsletter