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“Año del Bicentenario del Perú: 200 años de Independencia”

Universidad Tecnológica del Perú

Facultad Facultad de Ingeniería Civil Curso Geomática PROYECTO GEOMÁTICA: LABORATORIO 2

Docente Ing. Luis Alberto Ávila LLacsahuanca Sección: 15063

Grupo: 5 Integrantes

Tueroconza Quispe Luis Alex

U19219364

Rodríguez Vásquez, Diego Edú

U17301130

Vegas Hidalgo, Fabrizio Alexander

U19210203

Condori Cárdenas Anthony

U17200345

Castro Rondinel Criss Rolan

U20309862

Año 2021

INDICE DE CONTENIDO CAPITULO II: ANTECEDENTES, UTILIDAD Y APLICABILIDAD EN LA INGENIERIA. 4 1. Sistema de posicionamiento global (GPS).

4

1.1. HISTORIA DEL GPS Y SU FUNCIONAMIENTO.................................................4 1.2. APLICACIONES EN LA INGENIERIA CIVIL:.......................................................5 2. Diferentes tipos de receptores, efemérides de los satélites.

6

2.1. TIPOS DE RECEPTORES GNSS (GPS)............................................................6 2.1.1. RECEPTORES GEODÉSICOS DE DOBLE FRECUENCIA:.................................6 2.1.2. RECEPTORES TOPOGRÁFICOS DE UNA FRECUENCIA:.................................7 2.1.3. RECEPTORES DE CODIGO AVANZADO:............................................................7 2.1.4. NAVEGADORES CONVENCIONALES:................................................................7 2.2. NAVEGADORES GPS PARA ORDENADOR O MÓVIL....................................10 3. Satélites de una o doble frecuencia, precisiones. 12 3.1. TIPOS DE BANDAS UTILIZADAS EN COMUNICACIONES SATELITALES.....13 3.2. APLICACIONES DE LOS SATELITES DE UNA O DOBLE FRECUENCIA.......16 4. Métodos de medición: Estático, estático rápido, cinemático, RTK, diferencial. 20 4.1. MÉTODO DE MEDICION: ESTÁTICO..............................................................20 4.2. MÉTODO DE MEDICION: ESTÁTICO RÁPIDO................................................21 4.3. MÉTODO MEDICION: CINEMÁTICO................................................................23 4.4. METODO DE MEDICION: RTK.........................................................................24 4.5. METODO DE MEDICION: DIFERENCIAL........................................................26

INDICE DE IMAGEN Imagen 5.1: Sistema GPS

5

Imagen 5.2: Topografía con GPS

5

Imagen 5.3: GPS Topográfico.

6

Imagen 6.1: Receptores de doble frecuencia.

6

Imagen 6.2: Navegador basado en un GPS dedicado. Imagen 6.3: Receptor.

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9

Imagen 6.4: Móviles. 10 Imagen 6.5: Receptores GPS para Bluetooth Imagen 6.6: localizadores.

11

11

Imagen 7.1: Ventanas del espectro electromagnético

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Imagen 7.2: Teledetección de la superficie terrestre.

16

Imagen 7.3: Teledetección de los recursos naturales.

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Imagen 7.4: Teledetección de evaluación de desastres naturales. 18 Imagen 7.5: Monitoreo agrícola.

18

Imagen 7.8: Teledetección ambiental19 Figura 8.1: Esquema de trabajo de estático relativo.22 Figura 8.2: Modo de trabajo cinemático. Imagen 8.1: método RTK.

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26 INDICE DE CUADRO

INDICE DE CONTENIDO Cuadro 7.1: IKONOS. 17

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CAPITULO II: ANTECEDENTES, UTILIDAD Y APLICABILIDAD EN LA INGENIERIA.

1. SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL (GPS). 1.1. HISTORIA DEL GPS Y SU FUNCIONAMIENTO. La historia del GPS se remonta hasta el año 1957 en el cual la Unión Soviética puso en órbita el primer satélite llamado Sputnik que se usó para fijar la posición del satélite y su órbita, alguien pensó en la utilización reciproca en la que se podía determinar la posición del receptor en la tierra, en plena Guerra Fría los Estados Unidos no se quisieron quedar atrás y la marina, así como la Fuerza Aérea de EE. UU. comenzaron a desarrollar sistemas de navegación basados en satélites. Uno de los diferentes sistemas que se comenzaron a probar fue el sistema TRANSIT que fue financiado por la Marina en el cual se usaban 4 satélites de baja orbita por lo cual sus capacidades eran limitadas, así como este se probaron el sistema Timation, Loran, Decca, etc. A principios de los años 70 se propuso un nuevo proyecto al que se le llamo GPS este prometía satisfacer los requerimientos del gobierno de Estados Unidos principalmente el poder determinar (en cualquier momento y bajo cualquier condición atmosférica), una precisión en cualquier punto de la superficie terrestre. El sistema GPS funciona con un principio matemático llamado triangulación este principio es muy sencillo: un receptor se comunica con 3 satélites y se mide la distancia a la que esta cada uno, triangulando dicha distancia, se puede calcular la ubicación del receptor. Este sistema consta de tres segmentos diferentes que son:  Segmento Espacial: El segmento Espacial consiste en 24 satélites que giran en órbitas ubicadas aproximadamente a 20,200km cada 12horas.  Segmento de Control: El segmento de control consiste de una estación de control maestro, 5estaciones de observación y 4 antenas de tierra distribuidas entre 5 puntos muy cercanos al ecuador terrestre. El segmento de Control rastrea los satélites GPS, actualiza su posición orbital y calibra y sincroniza sus relojes.  Segmento de Usuarios: El segmento de Usuarios comprende a cualquiera que reciba las señales GPS con un receptor, determinando suposición y/o la hora.

Imagen 5.1: Sistema GPS

1.2. APLICACIONES EN LA INGENIERIA CIVIL: En este campo el GPS con navegadores sencillos tienen la capacidad de proporcionar coordenadas en cualquier punto sobre la superficie de la Tierra con precisión más o menos de 10 m, mientras que unidades de levantamientos más sofisticados pueden dar una posición relativa con una precisión de unos cuanto milímetros y por lo tanto son adecuadas para levantamientos de control, además de que este no requiere de una línea visual libre entre puntos de observación y el equipo puede trabajar de día como de noche, existen cuatro métodos de levantamientos topográficos con GPS que son: Levantamiento estático, Levantamiento estático-rápido, Levantamiento cinemático y Levantamiento RTK. Otra aplicación que se le puede dar es la de la alta precisión que tiene para monitorizar el tiempo real de las deformaciones de grandes estructuras metálicas o de cemento sometidas a cargas. Imagen 5.2: Topografía con GPS

Imagen 5.1: GPS Topográfico.

2. DIFERENTES TIPOS DE RECEPTORES, EFEMÉRIDES DE LOS SATÉLITES. Existen varios tipos de receptores GPS, dependiendo sus características, se pueden generalizar en receptores geodésicos de doble frecuencia, receptores Topográficos de fase L1, receptores de códigos avanzados y los navegadores convencionales. 2.1. TIPOS DE RECEPTORES GNSS (GPS). 2.1.1. RECEPTORES GEODÉSICOS DE DOBLE FRECUENCIA: Trabajan con la portadora L1 y también con la L2 lo cual permite disminuir los errores derivados de la propagación desigual de la señal a través de las distintas capas atmosféricas (sobre todo de la ionosfera). Con este tipo de equipos se pueden llegar a precisiones por debajo del centímetro con post-proceso para distancias de hasta 10 km, y por debajo del metro para distancias de hasta 500 km. Imagen 6.1: Receptores de doble frecuencia.

2.1.2. RECEPTORES TOPOGRÁFICOS DE UNA FRECUENCIA: Son receptores que trabajan con la onda portadora L1 acumulando información que, con post-proceso, en gabinete permite obtener precisiones relativas centimétricas en el mejor de los casos para distancias de hasta 25 o 30 Km y submétricas para distancias de hasta 50 Km. Periten, el cálculo de vectores con su evaluación estadística, aunque se trata de una tecnología obsoleta hoy en día. Este Tipo de receptores suelen ser usados con métodos relativos estáticos, con el uso de estaciones de referencia complementarias. Muchos de ellos son también compatibles con los servicios. 2.1.3. RECEPTORES DE CODIGO AVANZADO: Son receptores que además de analizar el código C/A disponen de lectura (con ciertas limitaciones) de la fase L1. Además, estos receptores permiten el uso de metodologías diferenciales, en ocasiones bajo la forma de suscripciones a servicios vía satélite como Omnistar o Landstar consiguiendo bajo esta metodología precisiones entorno a 1m en el tiempo real. Este tipo de servicio tiene la enorme ventaja de que se dispone de corrección instantánea sin necesidad de montar. 2.1.4. NAVEGADORES CONVENCIONALES: Estos navegadores son los tipos de receptores más extendidos dado su bajo costo. Consisten en receptores capaces de leer el código C/A.

Permiten conocer las coordenadas en varios formatos y conversión de baja precisión a dátum locales desde WGS84 (Word Geodetic System 1984), sistema geodésico de referencia en GPS. También permiten la navegación asistida con indicación de rumbos, direcciones y señales audibles de llegada en rutas definidas por el usuario a través de puntos de referencia (waypoints).

a) Tipos de Navegadores: Los navegadores GPS se pueden clasificar en dos grupos: dispositivos basados en GPS dedicado; y equipos GPS que necesitan utilizarse conjuntamente con PDA, ordenador móvil. b) Navegadores basados en un GPS dedicado: Estos dispositivos proporcionan una interfaz gráfica al usuario, proporcionan datos de navegación (latitud, longitud, altitud, velocidad, satélites en vista, hora o brújula electrónica). Una de las características más importantes de estos receptores es la de poder grabar o marcar una determinada posición a través de la función waypoint (punto de camino), la cual generalmente podremos asociar un nombre (o incluso un icono). A partir de la anterior función se pueden crear rutas (agrupación en secuencia de waypoints): Imagen 6.2: Navegador basado en un GPS dedicado.

a.1) Senderismo, Atletas y Deportes Marítimos: El desarrollo de estos receptores posee su propio protocolo de transmisión Características: 

Antena integrada



Receptor de 12 canales paralelos, compatible con la tecnología WASS



Estado de satélites: Muestran datos de los satélites GPS que detectan su posición



Capacidad de almacenar 500 waypoints de usuario con nombre y símbolo



Permiten inserción de tarjetas externas



Incluye altímetro barométrico y un compa electrónico



Muchos de ellos poseen o dan la posibilidad de incorporar datos de ciudades, autopistas, carreteras, parques, etc. Así como mapas topográficos Imagen 6.3: Receptor.

a.2) vehículos. Su funcionamiento es exactamente el mismo que el del móvil. El sistema de 'localización' GPS se basa en satélites que orbitan en torno a la tierra y se apoya en un sistema cartográfico. Gracias al posicionamiento, en contraste con la cartografía, podemos ver en una pantalla dónde estamos a cada momento. Características: 

Algunos de ellos son compatibles con el receptor RDS (Radio Data Sytem) GTM 10, que permiten recibir información del tráfico y poder así proporcionar

rutas evitando atascos, obras, restricciones, sin gastos de funcionamiento porque usan la subportadora RDS de forma gratuita para obtener esa información. 

Integra el chipset SIRE Star III de alta sensibilidad.

Algunos más sofisticados como el GPSMAP, se le pueden incorporar opcionalmente un Kit náutico, con una tarjeta de memoria, el GPS muestra información tal como contorno de profundidad, zonas de marea, ayudas a la navegación, zonas restringidas, boyas, etc.

2.2. NAVEGADORES GPS PARA ORDENADOR O MÓVIL. Este es un nuevo concepto de navegador que se apoya en tres pilares fundamentales: Un receptor GPS con interfaz de comunicación, una PDA (personal Digital Assistant), ordenador o móvil y un programa para comunicarnos y tratar los datos del GPS. Características Generales:  Total versatilidad, en un mismo sistema pueden estar instalados distintos programas que, aunque compartan la PDA y el receptor GPS  La PDA conserva todas sus capacidades y puede ser usada para otras aplicaciones ajenas al Navegador.  Fácilmente se puede actualizar, tanto los programas de cartografía que utiliza.  Sistema de bolsillo de muy reducido tamaño, permitente su fácil transporte Imagen 6.4: Móviles.

Receptores GPS para Bluetooth 

La mayoría traen incorporaciones el chip Sirf Star III



Utilizan 12 o 20 canales paralelos para la búsqueda de satélite



batería de litio recargable



Solo proporcionan datos en el datum WGS-84



Algunos de ellos son compatibles con WASS/EGNOS. Imagen 6.5: Receptores GPS para Bluetooth

GPS Localizadores: Estos localizadores están dotados de un GPS Chipset Star III de última generación permite enviar la posición a un servidor web o a un teléfono móvil y poder monitorizar el sonido del ambiente Características: 

Localización de vehículos de una empresa



Seguimiento en tiempo real y seguimiento de incognito



Sistema de localización para colectivos riesgos

Imagen 6.6: localizadores.

3. SATÉLITES DE UNA O DOBLE FRECUENCIA, PRECISIONES. Cuando nos referimos a frecuencias, automáticamente pensamos en la unidad Hertz, por ello, según la finalidad los satélites requieren de frecuencias portadoras con el objeto de separar sus transmisiones, ser más precisos y evitar interferencias. Sin embargo, como las ondas electromagnéticas se ven afectadas por la materia según su frecuencia, no todo el espectro electromagnético puede pasar a través de la atmósfera de la Tierra, por lo que solamente una parte de este espectro es útil para las comunicaciones satelitales. Obviamente, la luz visible sí puede, ya que podemos ver a las estrellas en la noche, por lo menos cuando no hay nubes. Sin embargo, la radiación ultravioleta y frecuencias más altas es absorbida principalmente por diferentes componentes de la atmósfera. De hecho, hay sólo dos ventanas principales del espectro electromagnético que están abiertas al espacio. Una de ellas es el espectro visible como se mencionó anteriormente, y la otra es el espectro de radio. Sin embargo, no todo el espectro radioeléctrico es utilizable para la comunicación espacial. La ventana disponible abarca de 30 MHz a 30 GHz. Por debajo de 30 MHz, la ionosfera, localizada a una altitud entre los 100 a los 500 Km, absorbe y refleja las señales. Por encima de 30 GHz, la atmósfera inferior o troposfera, situada por debajo de los 10 Km, absorbe las señales de radio a causa de oxígeno y vapor de agua. Incluso entre 20 y 30 GHz, hay algunas bandas de absorción que deben ser evitadas. El espectro radioeléctrico satelital nos proporciona numerosas bandas que son utilizadas en diferentes aplicaciones. El uso de estas bandas está regulado por la Unión Internacional de

Telecomunicaciones (UIT por sus siglas en inglés), la autoridad mundial en materia de comunicaciones. Imagen 7.1: Ventanas del espectro electromagnético

3.1. TIPOS DE BANDAS UTILIZADAS EN COMUNICACIONES SATELITALES. a) Banda VHF (137-138 MHz) Banda que utiliza el rango entre 137-138 MHz y es usada por satélites meteorológicos que transmiten datos e imágenes de baja resolución, así como por enlaces de bajada de satélites de comunicaciones móviles de baja velocidad como Orbcomm. b) Banda VHF (144-146 MHz) Esta banda es una de las más populares para comunicar satélites amateurs. La mayoría de los enlaces se realizan en la parte alta de la banda (145 - 146 MHz) c) Banda VHF (149.5-150.05 MHz) Esta banda es utilizada por satélites que proporcionan servicios de posicionamiento y señales de tiempo y frecuencia. Antes de que existiera el GPS, esta banda era utilizada por constelaciones de satélites rusos y americanos que proporcionaban información de posición utilizando el efecto Doppler. Muchos de los satélites que transmiten en esta banda, también transmiten señales en 400MHz. d) Banda VHF (240-270 MHz) Esta banda está reservada para las comunicaciones satelitales militares. Esta banda está comprendida dentro una banda más amplia (225 - 380 MHz) dedicada a la aviación militar.

e) Banda UHF (399.9-403 MHz) Esta banda se utiliza para la navegación, posicionamiento, estándares de tiempo y frecuencia y para satélites meteorológicos. Alrededor de los 400 MHz se encuentra una banda complementaria para los satélites que transmiten a 150 MHz. f) Banda UHF (432-438 MHz) En esta banda es utilizada por satélites amateurs y por algunos satélites de observación de la tierra. g) Banda UHF (460-470 MHz) Esta banda se utiliza para satélites meteorológicos y ambientales e incluye frecuencias de subida para sensores de datos remotos. h) Banda L (1-2 GHz) i) Banda L (1.2-1.8 GHz) Este rango de frecuencias se utiliza para una variedad amplia de satélites y contiene muchas particiones. El rango incluye el GPS y otros GNSS (Sistemas Satelitales de Navegación Global) como el GLONASS ruso, el Galileo de la Unión Europea y el Beidou Chino. También se usa en sistemas de búsqueda y rescate como el SARSAT/COSPAS que están abordo de satélites meteorológicos americanos y rusos. También incluye una banda de comunicación móvil por satélite. j) Banda L (1.67-1.71 GHz) Esta es una de las bandas principales para los enlaces de bajada utilizadas por satélites meteorológicos de alta resolución. k) Banda S (2-4 GHz) l) Banda S (2.025-2.3 GHz) Esta banda se usa para operaciones espaciales de investigación, incluyendo enlaces al "espacio profundo" más allá de la órbita de la tierra. Esto incluye el plan de la "Banda S-Unificada" (USB), utilizado por muchas navas espaciales y que fue usado por las misiones lunares Apolo. También incluye enlaces militares espaciales incluyendo el Programa de Defensa de Satélites Meteorológicos de Estados Unidos

(DMSP). Muchos satélites de percepción remota usan frecuencias de bajada en esta banda. m) Banda S (2.5-2.67 GHz) Utilizado por comunicaciones de difusión y punto a punto, aunque para aplicaciones de difusión se usa en algunos países asiáticos y de medio oriente. n) Banda C (4-8 GHz) La banda C es útil para muchos servicios de satélite, en particular para la distribución de televisión a los sistemas de televisión por cable y estaciones de TV. Sin embargo, requiere tamaños de platos significativamente más grandes que la banda Ku - a veces por un factor de tres. ñ) Banda C (3.4-4.2 GHz) Utilizada para servicios de comunicaciones fijas por satélites (FSS) y difusión (BSS), especialmente para señales de televisión. o) Banda C (5.9-6.4 GHz) Utilizada para los enlaces de subida de la banda anterior. p) Banda X (8-12 GHz) Se usa principalmente para investigación espacial, operaciones de espacio profundo, y satélites ambientales y militares. q) Banda Ku (12-18 GHz) La banda Ku es una de las más versátiles del espectro de microondas ya que proporciona servicios de banda ancha por satélite a través de platos pequeños (1 metro o menos de diámetro) y de comunicaciones de datos de dos vías. Cualquier servicio de video, de datos o de voz se puede proporcionar en la banda Ku, y hay muchos satélites que proporcionan cobertura de banda Ku en muchas partes del mundo. Los servicios en banda Ku son muy confiables, y aunque la lluvia produce mayores pérdidas que la banda C, esta pérdida se puede compensar a través de tecnología, por lo que la disponibilidad resultante en banda Ku es aceptable para la mayoría de las aplicaciones. r) Banda Ku (0.7-11.7 GHz) Usada para servicios satelitales fijos (FSS)

s) Banda Ku (11.7-12.2 GHz) Frecuencias de bajada de los Servicios de Difusión por Satélite (BSS). Esta banda se utiliza para las señales de televisión. t) Banda Ku (4.5-14.8 GHz) Usada para frecuencias de subida de la banda Ku anterior. u) Banda...