INTRODUCCION A GPS:

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INTRODUCCION A GPS

• ESSC 541-542
• 4.14.05

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Sumario de la Presentación

• Formato de Aprendizaje
• Básicos de GPS
• GPS Bajo Cubierta
• Sistemas de Coordenadas y Datum
• Tecnología de Mapeo Móvil
• Manos a la Obra con el GPS

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Formato de Aprendizaje

• Clase Teórica
• Una hora de presentacion y orientación sobre
  GeoXT en el aula
• Laboratorio
• Viaje de campo (Cuándo?) para practicar usando
  el GPS en el campo

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Qué es GPS?
El Sistema de Posicionador Global (GPS) Es una
Constelación de Satélites orbitando la Tierra
mantenidos por el Govierno de los Estados Unidos
con el propósito de definir posiciones
geográficas en y sobre la superficie de la
Tierra. Consiste de tres segmentos
Segmento del Usuario
Segmento de Control
Segmento Espacial
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Satélites GPS(Vehículos Satelitales (VS))

• El primer satélite GPS fue enviado en 1978
• La contelación se completó en 1994
• Satélites construidos para durar como 10 años
• Pesan aproximadamente 2000 libras y tienen 17
  pies de largo
• El poder de transmisión es de solamente 50 Watts
  o menos

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Decendencia del GPS

• Fase 1 1973-1979
• VALIDACION del CONCEPTO
• 1978-Primer Lanzamiento del Bloque 1 VS
• Fase 2 1979-1985
• DESARROLLO COMPLETO Y PRUEBAS
• Fase 3 1985-al Presente
• PRODUCCION Y DISPERSION
  

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SISTEM DE POSICIONAMIENTO PRECISO(SPP)

• SOLAMENTE Usuarios autorizados
• Estados Unidos y aliados militares
• Requiere equipo criptográfico, recividores
  especialmente equipados
• Exactitud a 21 Metros el 95 del tiempo

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Servicio de Posicionador Estándar(SPE)

• Disponible a todos los usuarios
• Exactitud degradada por Disponibilidad Selectiva
  hasta el 2 de Mayo 2000
• Exactitud Horizontal 100m
• Ahora tiene casi la misma exactitud que el SPP

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Segmento Espacial

• satélites 24
• 6 planos con 55 de inclinación
• Cada plano tiene 4-5 satélites
• Posición de transmisión y tiempo de información
  sobre 2 frequencias
• La Constelación tiene repuestos

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Segmento Espacial

• Orbita muy alta
• 20,200 km
• 1 revolución en aproximadamente 12 hrs
• Viaja aprox. 7,000mph
• Consideraciones
• Exactitud
• Habilidad de supervivencia
• Covertura

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Segmento Control
Monitoreo y Control
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Segmento Control Manteniendo el Sistema

• Corrige errores de
• Órbita y reloj
• Crea nuevo mensaje
• De navegación

• Observación
• Efímera y reloj

Estación de Subida de info.
(5) Etaciones Monitoras
Alcon AFB
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Segmento del Usuario

• Más de 19 Billones invertidos por DoD
• Sistema de Uso Dual desde 1985
• (civil y militar)
• La comunidad civil rápidamente tomó ventaja del
  sistema
• Cientos de clientes en el mercado
• 3 billones en ventas, el doble en 2 años
• 95 de usuarios actualmente
• La Mesa Directiva DoD/DoT dicta política GPS

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Usos comunes del GPS

• Navegación y Rastreo Tierra Mar y Aire
• Sondeo/ Mapeo
• Aplicaciones Militares
• Usos Recreacionales

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Cómo Trabaja el Sistema
Segmento Espacial Satélites 24
La efímera actual Es transmitida a Los usuarios
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Triangulación
Satélite 1
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Medición de la Distancia
Cada satélite lleva alrededor de cuatro relojes
atómicos Usa la oscilación de los átomos del
cesio y el rubidio para medir el
tiempo Exactitud? más/menos un segundo sobre
más de 30,000 años!!
Todo el Sistema Gira Alrededor del Tiempo!!!
Distancia tasa x tiempo

• Tasa 186,000 millas por segundo (Velocidad de
  la Luz)
• Tiempo tiempo que toma la señal en viajar del
  VS al recividor GPS

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VS y Relojes Recividores

• Relojes VS
• 2 Cesios 2 Rubidiosen cada VS
• 100,000-500,000 cada uno
• Relojes Recividores
• Relojes similares a los relojes de puño de cuarzo
• Siempre un error entre el satélite y los relojes
  recividores ( ? t)
• 4 satélites son requeridos para resolver por x,
  y, z, and ? t

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• PROBLEMA
• No puede usar relojes atómicos en el recividor

• SOLUCION
• Relojes recividores son exactos por periodos
  cortos de tiempo
• Resetear a menudo
• 4to VS son usados para recalibrar un reloj
  recividor

Reloj de Cesio !!!
Tamaño de una PC
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Rompiendo el Código
Tiempo de Transmisión
La señal del Transportador...
combinadd con
Código RPR...
produce la
Señal modulada del Transportador
la cual es transmitida...
desmodulada...
I detectada por el recividor,
inmovilizada pero
Un temporizador...
21
Exactitud y Presición en GPS

• Exactitud
• La cercanía de una medición al valor estándar o
  verdadero
• Presición
• El grado al cual varias medidas proveen
  respuestas muy cercanas unas a otras

Qué afecta la exactitud y la presición en GPS?
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Fuentes de Error

• Disponibilidad Selectiva
• Degradación intencional de la exactitud del GPS
• 100m en horizontal
• 160m en vertical
• Cuenta por la mayorí del error GPS estándar
• Apagado el 2 de mayo 2000

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FUENTES DE ERROR

• Dilución Geométrica de la Presición (DGP)
• Describe la sensibilidad del recividor a cambios
  en el posicionamiento gemétrico de los VSs
• Si el valor de DP( Dilución de presición) es más
  alto, la medición es más pobre

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Fuentes de Error

• Error del Reloj
• Diferencias entre el reloj del satélite y el
  reloj del recividor
• Retrazos de la Ionósfera
• Retrazo en las señales del GPS cuando pasan a
  través de la capa de iones libres de electrones
  conocida como la ionósfera.
• Error Compuesto
• Causado reflecciones de la señal del GPS que se
  mezcla co la señal deseada

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GPS Diferencial

• Método de remover errores que afectan las
  mediciones del GPS
• Un recividor de estación base se coloca en una
  localización donde las coordenadas son conocidas
• La señal tiempo en la localización de referencia
  se compara con el tiempo en la localización
  remota
• La diferencia de tiempo representa el error en la
  señal del satélite
• Las correcciones en tiempo real son transmitidas
  al recividor remoto
• Frecuencia simple (1-5 m)
• Frequencia real (sub-métrica)
• Post-Procesamiento de GPS Diferencial implica
  correciones un tiempo más tarde

Error
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Sistema de Incremento de Area Ancha (SIAA)

• Sistema de satélites y estaciones terrenas que
  provee correciones de señales de GPS
• 25 estaciones terrenas de referencia a través US
• Estaciones maestras crean correción de mensajes
  GPS
• Mensaje diferencial corregido es transmitido a
  través satélites geoestacionarios a un recividor
• 5 Veces la exactitud (3m) 95 del tiempo
• Solamente requiere GPS habilitados con SIAA

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Datum y Sistema de Coordenadas
Porqué debería de preocuparme por sistemas de
datum y coordenadas cuando use GPS?

• Hay muchos sistemas de dato y coordenadas en uso
  actualmente
• Referenciación incorrecta de coordenadas al datum
  puede resultar en errores de posición de cientos
  de metros
• Con, exactitud sub-métrica disponible con los GPS
  de hoy día, una cuidadosa selección y conversión
  del datum es crítica!

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Dato Geodético Qué es?

• Define el tamaño y la forma de la tierra
• Used como base para sistemas de coordinada
• Variedad de modelos
• Tierra plana
• Esférica
• Elipsoidal
• WGS 84 define alturas geoides para toda la tierra

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Sistemas de Coordenadas Qué son?

• Basados en Dato Geodético
• Describe localizaciones en dos o tres (ie. X,Y,Z
  or X,Y)
• Local y Global
• Sistemas comunes
• - Lat, Long Geodésica (global)
• - UTM (local)
• - State Plane (local)
• Variedad de métodos de transformación

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Zonas UTM del Mundo
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Geodetic Latitude, Longitude

• El Meridian de Greenwich y el Ecuador son planos
  de referencia usados para definir la latitud y la
  longitud

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Cuál es la localización correcta?
La misma localización puede tener varias
posiciones de referencia, dependiendo del sistema
de coordinadas usado
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Mapeo Móvil

• Tecnología GPS Integrada y progamas de SIG
• SIG hacen la data directamente accessible en el
  campo
• Puede ser aumenteda con una tecnología inalámbrica

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Mapeo Móvil Pros y Contras

• Pros
• Entrada de data más eficiente
• Acceso listo a data de SIG
• Menor transcripción de error
• Es posible subir/bajar en tiempo real por medio
  inalámbrico

• Cons
• Costoso
• Almacenamiento de data limitado
• Data digital puede ser perdida/corrompida

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Manos a la obra con GPS
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Preguntas?

• Paul Burgess
• University of Redlands
• Redlands Institute
• paul_burgess_at_redlands.edu
• 909-335-5267

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(No Transcript)
38
References

• Bertorelli, Paul. GPS Explained. Downloaded April
  2005 http//www.eaa1000.av.org/technicl/gps/gps.h
  tm
• Henstridge, Fred N and Bob Nelson. Introduction
  to GPS. Presentation for the ICAO/FAA WGS-84
  Seminar and Workshop, November 9, 1999, San
  Salvador. Accessible on the International
  Oceanographic Commissions website at
  Http--ioc.unesco.org-oceanteacher-OceanTeacher2-02
  _InfTchSciCmm-01_CmpTch-10_enavsys-gps_0008.ppt.ur
  l
• Peter H. Dana. Coordinate Systems Overview.
  Accessible at http//www.colorado.edu/geography/g
  craft/notes/coordsys/coordsys_f.html
• Peter H. Dana. Geodetic Datum Overview.
  Accessible at http//www.colorado.edu/geography/g
  craft/notes/datum/datum_f.html

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ESSC 541-542 Lecture 4.14.05
39
TALLERINTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE
POSICIONAMIENTO GLOBAL (GPS) Y SU INTEGRACIÓN A
PROGRAMAS DE MANEJO DE DATOS GEOGRAFICOS (ARCGIS)
CURLA, La Ceiba, 12, 13 y 14 de Julio del 2006

• Introducción Práctica al uso de GPS Garmin 60
  (Integración Instrumental)

Responsable Lic. Rafael Enrique Corrales
Laboratorio de Percepción Remota,
OACS/UNAH Coordinación Dra. María Cristina
Pineda de Carías Dirección OACS/UNAH
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Antena GPS
Encendido
CONOCIENDO SU RECEPTOR GPS GARMIN 60
Pantalla LCD
Aumento
Página
Cursor
Buscar
Marcar
Salir
Introducir
Menú
Lic. Rafael Corrales LPR-OACS/UNAH
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Conociendo las Teclas de Función
Encendido Presione y mantenga el botón para
encender. Presione y suelte para ajustes y
contraste.
Página Presione y suelte para atravesar de forma
cíclica las paginas principales.
Menú Presione y suelte para ver un menú en cada
pagina. Presione dos veces para Ver el menú
principal.
Aumento Desde la pagina de mapa, presione y
suelte botones de Acercarse (In) o
Alejarse (Out), según desee.
Introducir Presione y suelte para seleccionar La
opciones resaltadas y datos o confirmar Mensajes
sobre la pantalla.
Buscar Presione y suelte el botón, una vez en la
pagina de búsqueda, vuelva a presionar
para seleccionar la búsqueda deseada.
Cursor Presione izquierda, derecha, arriba o
abajo par mover a través de listas,
resaltar campos, botones en la pantalla e iconos,
introducir datos o mover panorámicamente el mapa.
Marcar Presione y suelte la tecla, para
marcar su posición actual como un Waypoint.
Salir Presione y suelte para cancelar la entrada
de datos, o para salir de una pagina o menú.
Lic. Rafael Corrales LPR-OACS/UNAH
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Instalación de las Baterías
El GPS 60, trabaja con dos baterías Alcalinas
AA. Los datos son almacenados y no importa que
estas Se agoten, los datos se mantienen.
Cerrojo

• Para Instalar las Baterías
• Remueva el cubre baterías, levantando el
• aro en D, y girándolo ¼ contra las manecillas
• del reloj, y tire del cubre baterías.
• Inserte las baterías, observe que tengan
• correctamente su polaridad.
• Vuelva a colocar el cubre baterías, uniendo la
• parte baja del cobertor con la parte baja de la
• unidad, asegúrese que la pestaña del cobertor
• se acople en la unidad. Presione el cobertor
• girando el aro en D en sentido de las manecillas
  
• del reloj, para cerrarlo.

Aro en D
Compartimiento de baterías
Cubre Baterías
Nota Si va a reemplazar baterías, hágalo con
baterías nuevas, o con baterías completamente
cargadas. No mezcle baterías de NiMH con
Alcalinas. El uso excesivo de la luz o el Beep de
las teclas, reduce la vida útil de las baterías
Lic. Rafael Corrales LPR-OACS/UNAH
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Inicialización del GPS
Antes de que usted comience a utilizar su GPS,
deberá esperar que el GPS se inicialice, este
proceso permite que el GPS reciba y almacene
información de los satélites de navegación. La
inicialización ocurre de forma automática y no
toma mas de unos minutos.

• Para Inicializar la Unidad (adquisición de
  satélites)
• Tome su GPS y llévelo fuera, donde pueda tener
  una
• visión clara del cielo y enciéndalo. Aparecerá
  la pagina
• de bienvenida, seguido de la Pagina de
  Satélites.
• Espere un momento mientras el GPS busca la señal
  de
• los satélites, mientras se encuentra la señal,
  usted vera
• el mensaje Adquiriendo Satélites
• Una vez que su GPS haya adquirida la señal de los
  satélites
• aparecerá su ubicación en coordenadas en la
  parte alta de
• la pagina.

Nota Si por alguna razón su GPS no se habilita,
intente moverse de edificios cercanos, árboles o
cualquier obstrucción.
Lic. Rafael Corrales LPR-OACS/UNAH
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Ajuste en Contraste de Luz
Si usted no puede ver la pantalla de su GPS de
forma clara, puede ajustar el brillo y el
contraste de la luz.

• Presione y suelte la tecla de Encendido (Power).
• 2) Presione las teclas de cursor (Rocker) hacia
  arriba y abajo, para
• incrementar y disminuir el brillo de la
  pantalla.
• 3) Presione las teclas del cursor (Rocker) de
  izquierda a derecha
• para cambiar el contrastre de la pantalla.
• 4) Presione la tecla Salir (Quit) para salir del
  menú.

Brillo
Contraste
Lic. Rafael Corrales LPR-OACS/UNAH
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Las Páginas Principales
Su GPS muestra toda la información que usted
necesita, navegando en las cinco Paginas
Principales o pantallas Pagina de Satélite,
Pagina de Información de viaje, Pagina de Mapa,
Pagina de Compás y Pagina de Menú Principal.
Presione la tecla Pagina para ver las paginas en
el orden que se muestra a continuación.
Pagina de Satélite
Pagina Información de viaje
Pagina de Mapa
Pagina de Compás
Pagina de Menú Principal
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Introduciendo los Datos
Para introducir o cambiar datos, utilice las
teclas de Cursor y Enter. Presione las teclas
izquierda y derecha, arriba y abajo, para
resaltar un campo si usted quiere cambiarlo.
Presione Enter para seleccionar un campo. Use la
tecla de Cursor para seleccionar la opción desde
un Menú y presione Enter.
El teclado en pantalla
Quizás usted necesite introducir números o
palabras con la tecla de Cursor y un teclado
de Pantalla. Para introducir datos use la tecla
de Cursor para resaltar una letra o
número. Presione Enter para seleccionar la letra
o número Resaltado. Continué escogiendo letras
con las teclas de Cursor y Enter. Cuando usted
haya Finalizado resalte OK y presione Enter.
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Marcando un Waypoint
Un Waypoint es cualquier punto en la Pagina de
Mapa que usted almacenó en su memoria. Usted
puede marcar (crear) un waypoint de su ubicación
actual, dándole nombre y salvándolo para usarlo
en una Ruta.
Nombre

• Para marcar un Waypoint
• 1) Desde la Pagina de Mapa, presione la tecla
  Marcar. La pagina
• de Marcar Waypoint aparecerá.
• 2) Para darle nombre al Waypoint use la tecla de
  Cursos, resalte
• el campo Nombre y presione Enter.
• Introduzca un nombre al Waypoint con el teclado
  usando las
• teclas Cursor y Enter.
• 4) Seleccione OK y presione Enter para salvar el
  Waypoint.

Pagina de Marcar Waypoint
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Creando y Viendo Trayectorias
Las trayectorias son como huellas
muestras exactamente por donde se ha movido. La
trayectoria aparece como pequeñas líneas
punteadas en la Pagina del Mapa. Su GPS 60 crea
automáticamente trayectorias según se mueva y
genera una línea llamada Track log.

• Para ver una Trayectoria
• Presione la tecla Pagina hasta que aparezca la
  pagina de Mapa.
• 2) Camine desde su posición actual, por unos
  minutos.
• Presione In para aumentar la vista en la Pagina
  del Mapa hasta
• poder ver su trayectoria.

Track log
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Buscando Sitios
Usando la Pagina de Búsqueda, si usted carga de
forma opcional. datos de puntos de interés de
MapSource en su GPS, usted podrá encontrar
información sobre restaurantes, hospitales, etc.
(depende de los datos disponibles).

• Para buscar un Waypoint
• 1) Presione la tecla Buscar. Aparecerá la
  Pagina Buscar resaltando
• Waypoint y presione Enter.
• Use el Cursor para arrastrarse a la parte baja de
  la lista y resalte
• el Waypoint que busca. Presione Enter para
  seleccionar el
• Waypoint. Aparecerá la Pagina de Información del
  Waypoint.
• Introduzca un nombre al Waypoint con el teclado
  usando las
• teclas Cursor y Enter.
• Use el Cursor para resaltar Mapa y presione
  Enter. Si usted quiere
• ver el Waypoint en el mapa

Pagina de Búsqueda de Waypoint
Pagina de Búsqueda
Pagina de Información del Waypoint
Pagina de Mapa con Ruta
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Creando Rutas
Una ruta provee su dirección en línea recta desde
un punto a otro, o de un punto a otros
diferentes. Usted puede crear una ruta
simple buscando un waypoint y seleccionando Go
To (Ir A). Usted puede Crear muchas rutas
complejas involucrando otros puntos desde
la Pagina de Rutas.
Agregar Punto a Ruta
Crear Ruta

• Para crear una Ruta
• Presione la tecla Pagina hasta que vea la pagina
  de Menú Principal.
• Use el Cursor para resaltar Rutas y presione
  Enter. Vuelva presionar
• Enter para crear una nueva ruta.
• Resalte (seleccione el siguiente punto) y
  presione Enter para agregar
• un punto a su ruta. Aparecerá la Pagina Buscar.
• Busque un punto u otros puntos para agregar a su
  ruta. Cuando usted
• haya encontrado un punto, seleccione Use desde
  la Pagina de
• Información del Punto, para agregar el punto a
  su ruta.
• Repita los pasos 2 y 3 para agregar mas puntos a
  su ruta. Cuando usted
• haya finalizado de agregar puntos, seleccione
  Navigate y presione
• Enter para comenzar a usar la ruta.

Pagina de Viaje
Pagina de Mapa
Pagina de Compás
Nota Use una Pagina de Mapa, de Compás y de
Viaje para navegar una ruta. La Ruta aparecerá
como una línea oscura en la Pagina de Mapa. Para
detener la navegación presione Menú, en la
Pagina de Mapa y seleccione detener navegación
Lic. Rafael Corrales LPR-OACS/UNAH
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GRACIAS POR SU ATENCION