MANUALES PARA USO DE GPS, PLANOS Y CARTOGRAFÍA

Sistema de Posicionamiento Global - Funcionamiento y Aplicaciones Prácticas - Planos

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El sistema GPS permite conocer las coordenadas geográficas  del lugar donde nos encontramos en todo momento y con gran precisión gracias a las medidas realizadas por una red de satélites destinadas a tal fin.

¿QUE ES GPS?

El Global Positioning System (GPS) o Sistema de Posicionamiento Global originalmente llamado NAVSTAR, es un Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) el cual que permite determinar en todo el mundo la posición de una persona, un vehículo o una nave, con una desviación de cuatro metros. El sistema fue desarrollado e instalado, y actualmente es operado, por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos.

El GPS funciona mediante una red de satélites que se encuentran orbitando alrededor de la tierra. Cuando se desea determinar la posición, el aparato que se utiliza para ello localiza automáticamente como mínimo cuatro satélites de la red, de los que recibe unas señales indicando la posición y el reloj de cada uno de ellos.

En base a estas señales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y calcula el retraso de las señales, es decir, la distancia al satélite. Por "triangulación" calcula la posición en que éste se encuentra. La triangulación consiste en averiguar el ángulo de cada una de las tres señales respecto al punto de medición.

Conocidos los tres ángulos se determina fácilmente la propia posición relativa respecto a los tres satélites. Conociendo además las coordenadas o posición de cada uno de ellos por la señal que emiten, se obtiene la posición absoluta o coordenadas reales del punto de medición. También se consigue una exactitud extrema en el reloj del GPS, similar a la de los relojes atómicos que desde tierra sincronizan a los satélites.

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Dentro de las grandes redes de comunicaciones se encuentra el sistema de posicionamiento global o GPS (Global Positioning System). Este es un sistema de localización y navegación por satélite, que mediante una constelación de satélites permite determinar las coordenadas de latitud, longitud y altitud de un punto cualquiera de la Tierra.

La antigua Unión Soviética tenía un sistema similar llamado GLONASS, ahora gestionado por la Federación Rusa.  Actualmente la Unión Europea intenta lanzar su propio sistema de posicionamiento por satélite, denominado 'Galileo'.

Elementos que lo componen

Sistema de satélites: Formado por 21 unidades operativas y 3 de repuesto en órbita sobre la tierra a 20.200 Km. con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie del globo y que se abastecen de energía solar.

Estaciones terrestres: Envían información de control a los satélites para controlar las órbitas y realizar el mantenimiento de toda la constelación.

Terminales receptores: Es el elemento que nos indica la posición en la que estamos, conocidas también como Unidades GPS, son las que podemos adquirir en las tiendas especializadas.

Funcionamiento

El receptor GPS funciona midiendo su distancia de los satélites, y usa esa información para calcular su posición. Esta distancia se mide calculando el tiempo que la señal tarda en llegar a su posición, y basándose en el hecho de que la señal viaja a la velocidad de la luz (salvo algunas correcciones que se aplican), se puede calcular la distancia sabiendo la duración del viaje.

Cada satélite indica que el receptor se encuentra en un punto en la superficie de la esfera con centro en el propio satélite y de radio la distancia total hasta el receptor.

Obteniendo información de dos satélites se nos indica que el receptor se encuentra sobre la circunferencia que resulta cuando se intersectan las dos esferas.

Si adquirimos la misma información de un tercer satélite notamos que la nueva esfera solo corta el circulo anterios en dos puntos.

Teniendo información de un el cuarto satélite, la cuarta esfera coincidirá con las tres anteriores en un único punto, y es en este momento cuando el receptor puede determinar una posición tridimensional, 3D (latitud, longitud y altitud).

Funcionamiento del GPS: Para realizar una operación de localización y determinación de un punto de la Tierra se requiere que al menos cuatro satélites emitan su señal de posición en el espacio. Cada satélite transmite su posición y la hora exacta a un receptor situado en un punto de la Tierra, de forma repetitiva, miles de veces por segundo. La diferencia entre la hora de emisión enviada y la hora de recepción en el receptor, multiplicada por la velocidad de la luz, determina la distancia entre el satélite y e! receptor. Incluso estando el receptor en movimiento, el sistema de satélites seguirá ofreciendo datos de posición, que combinados permiten conocer la velocidad a la que se mueve el receptor

Fiabilidad de los datos

Debido al carácter militar del sistema GPS, el Departamento de Defensa de los Estados Unidos se reserva la posibilidad de incluir un cierto grado de error aleatorio que puede variar de los 15 a los 100 metros.

Aunque actualmente no aplique tal error inducido, el GPS ofrece por sí solo una precisión aproximada de entre 0 y 15 metros.

Fuentes de error

Retraso de la señal en la ionosfera y troposfera.

Señal multirruta, producida por el rebote de la señal en edificios y montañas cercanos.

Errores de orbitales, donde los datos de la órbita del satélite no son completamente precisos.

Número de satélites visibles.

Geometría de los satélites visibles.

Errores locales en el reloj del GPS.

GPS diferencial

DGPS (Differetial GPS) o GPS diferencial es un sistema que proporciona a los receptores de GPS correcciones a los datos recibidos de los satélites GPS. Estas correcciones, una vez aplicadas, proporcionan una mayor precisión en la posición calculada.

El sistema de correcciones funciona de la siguiente manera:

Una estación base en tierra, con coordenadas muy bien definidas, escucha los satélites GPS.

Calcula su posición por los datos recibidos de los satélites.

Dado que su posición está bien definida, calcula el error entre su posición verdadera y la calculada, estimando el error en cada satélite.

Se envía estas correcciones al receptor a través de algún medio.

Existen varias formas de obtener las correcciones DGPS. Las más usadas son:

Recibidas por radio a través de algún canal preparado para ello, como el RDS en una emisora de FM.

Descargadas de Internet con una conexión inalámbrica.

Proporcionadas por algún sistema de satélites diseñado para tal efecto. En Estados Unidos existe el WAAS, en Europa el EGNOS y en Japón el MSAS, todos compatibles entre sí.

Para que las correcciones DGPS sean válidas, el receptor tiene que estar relativamente cerca de alguna estación DGPS, generalmente, a menos de mil kilómetros.

La precisión lograda puede ser de unos dos metros en latitud y longitud, y unos tres metros en altitud.

Aplicaciones

Navegación terrestre, marítima y aérea. Bastantes coches lo incorporan en la actualidad, siendo de especial utilidad para encontrar direcciones o indicar la situación a la grúa.

Topografía y geodesia. Localización agrícola (agricultura de precisión).

Salvamento.

Deporte, acampada y ocio.

Para enfermos y discapacitados.

Aplicaciones científicas en trabajos de campo.

Geocaching, actividad consistente en buscar "tesoros" escondidos por otros usuarios

El sistema GPS se utiliza en multitud de aplicaciones:
• Localización de móviles en la superficie terrestre, lo que permite acceder a la posición de un vehículo accidentado o a gente perdida, por ejemplo, en la montaña.

• Cartografía y topografía: los satélites GPS realizan barridos a la superficie terrestre para generar mapas de gran precisión, ofreciendo datos de longitud, latitud y altitud para cada punto de la Tierra.

• Asistencia a la navegación: en los casos de navegación aérea o marítima, el sistema ofrece en todo momento la posición del receptor de a bordo. De esta forma, se puede seguir con el trayecto, en condiciones en las que los navegantes no puedan acceder a una señal de referencia o de guiado, como las estrellas o la línea de costa. Se está empezando a utilizar este tipo de sistemas de navegación en los vehículos terrestres. En estos sistemas, los vehículos van dotados de una computadora con mapas actualizados de ciudades o del entorno en el que estos se encuentren.

• Patrones de tiempo y sistemas de sincronización: dado que las señales procesadas por los satélites son enviadas y recibidas en tiempo real, las bases de tiempo son generadas desde relojes atómicos dotados de enorme precisión. Estas señales sirven como medio de sincronización para otros sistemas que requieran la utilización de tiempo exacto.

Waypoints

Los waypoints son coordenadas de puntos de referencia utilizados en la navegación basada en GPS.

En los receptores GPS se pueden almacenar las coordenadas (latitud y longitud) de un punto específico, ya sea de destino o intermedio en la ruta, para posterior referencia.

Con este tipo de aplicación (Waypoints) es posible mediante una unidad GPS en tierra y a través de un conjunto de mapas, ubicar con precisión la disponibilidad de muchos puntos de interés que inclusive estarían categorizados mediante una aplicación específica para poder realizar filtros sobre el mapa basados en dichas categorías, de forma que tendríamos una lista como la siguiente:

1.Aeropuertos (01020345)

1.1 John F. Kennedy

1.2 La Guardia

1.3 Aeropuerto Internacional de las Américas

2.Restaurantes (02030405)

2.1 Burguer King

2.2 Mc Donalds

2.3 Wendy´s

2.4 Taco Bell

...

De esta forma el usuario mediante la aplicación podría filtrar en cualquier momento el listado basado en Aeropuertos, y solo estos serían mostrados e identifados sobre el mapa utilizando un conjunto de símbolos que por lo general incluyen información como:

Nombre del Waypoint

Dirección escrita del lugar y posibles teléfonos

Punto distintivo sobre el mapa

Icono que identifica al Aeropuerto de nuestro ejemplo entre otros

De igual forma es posible sincronizar nuestros mapas que funcionen en conjunto con nuestros receptores GPS´s para ubicar Waypoints en partícular a lo largo de nuestra ruta y registrarlo como Waypoint nuevo de nuestra nueva constalación de puntos en el camino.

Visto de otra manera, los Waypoints son puntos que el usuario de un GPS marca en cualquier momento para referencia futura, así puede crear sus propios sitios de interés, lugares visitados o simplemente para recordar que estuvo en ese lugar. Una de los usos prácticos de estos puntos es que posteriormente se pueden revisar, descargar a un computador para ser usados en mapas o simplemente para poder llegar nuevamente al lugar marcado, esto llega a ser muy practico cuando se visita lugares con poco o ningún punto de referencia, tales como puntos de pesca en un lago, ubicación de cuevas en montañas, etc.


UN POCO DE HISTORIA: El sistema de posicionamiento global es un regalo para la humanidad. En primer lugar porque es gratuito, o al menos así lo decidió la administración americana cuando descubrió que sería un verdadero motor de la economía.

¿Quién se atreve a navegar sin un localizador GPS hoy día? Pronto lo llevarán todos los coches. Los venden de bolsillo, que sitúan en un mapa de cualquier lugar del mundo. El aparatito busca la posición de los satélites sobre tu cabeza y, según la distancia a cada uno de ellos, calcula el lugar exacto planeta donde te encuentras.

La historia empezó en 1965, pero sólo para militares. Los departamentos de Defensa y Transportes, éste último por necesidad de coordinación, y la agencia espacial NASA se pusieron manos a la obra. Ya tenían satélite en el espacio, lo demás era coser y cantar. Empezaron con el sistema TRANSIT, seis satélites en órbita polar baja a unos mil kilómetros de la Tierra. Cubrían toda la tierra, pero en movimiento, y sólo se podía accede ellos cada hora y media. Tenía un error de 250 m, asumible para barcos y submarinos. La URSS tenía su propio sistema, el TSICADA. americanos decidieron hacer una fuerte inversión y dejarlos atrás. El gobierno enea; a la empresa ROCKWELL de California la construcción de 24 satélites que se colocaren órbita media para tener cobertura completa y continua.

En 1978 se lanzó el primer satélite experimental Block-I-GPS y el sistema empezó a funcionar en 1983 aún si haber completado todos los lanzamientos. ] año se produjo el desastre del vuelo 007 de líneas aéreas coreanas, que invadió el espacio aéreo de la Unión Soviética por equivocación fue derribado con 240 pasajeros a bordo. A raíz de esto, el gobierno americano de Ron; Reagan anunció que el sistema GPS sería d; libre uso por los civiles una vez completado.

Fuente Consultada:
Enciclopedia Libre (Wikipedia
PIONEROS, Inventos y descubrimientos claves de la Historia - Teo Gómez


Un Link interesante para visitar: Mapas Electrónicos Argentinos

 

 

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