Infraestructura Geodésica del. Instituto Geográfico Nacional

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1 Instituto Geográfico Nacional Infraestructura Geodésica del Instituto Geográfico Nacional Miguel Ángel Cano Villaverde Jefe del Servicio de Programas Geodésicos Instituto Geográfico Nacional X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Introducción Definición de Geodesia actual: Ciencia que determina la forma y dimensiones de la Tierra y sus componentes dinámicas. Motivación: Con los sistemas GNSS, nuevas exigencias de precisión en los Sistemas de Referencia: WGS84, Sistema Geocéntrico, con gran indefinición (centro masas con atmósfera, movimiento del Polo...) ITRS, ETRS89. Jerarquía de Redes Geodésicas: (Work Group VIII CERCO) -Clase A: Conjunto de puntos integrados en el ITRF con campos de velocidades: ERGPS (σ < 1 cm en ITRS, independiente de la época de observación). -Clase B: Redes Continentales Fundamentales sin campos de velocidades: IBERIA (σ < 1 cm, pero garantizada sólo en una época específica, en sitios donde los campos de velocidades no estén definidos). -Clase C:Redes apoyadas en Clase B o densificación de las mismas: REGENTE (σ = 5 cm). Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

2 Clase A: Red de Estaciones Permanentes GPS Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Clase B: IBERIA95 y BALEAR98 IBERIA95: RED GPS EN LA PENÍNSULA IBÉRICA. ESPAÑA Y PORTUGAL PRECISIÓN DE 1 cm EN LA ÉPOCA DE OBSERVACIÓN CLASE B Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

3 Clase B: IBERIA95 y BALEAR98 BALEAR98: RED SISTEMA PRECISIÓN DE ORDEN 1 CM CERO EN DE LA ÉPOCA DE CLASE DE OBSERVACIÓN REFERENCIA B EN LAS ISLAS BALEARES ETRS89 RED GPS EN LAS ISLAS BALEARES PRECISIÓN DE 1 cm EN LA ÉPOCA DE OBSERVACIÓN CLASE B Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio REGENTE Unos 1100 vértices en la Península y Baleares, 1 por cada hoja del Mapa Topográfico Nacional 1:50.000, lo cual supone una distancia media entre vértices de 20 a 25 km. Canarias (REGCAN95) Comprende 72 vértices repartidos entre las siete Islas con un máximo de 21 vértices en la isla de Tenerife y un mínimo de 5 en cada una de las islas menores de El Hierro y La Gomera Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

4 REGENTE: Red clase C en España Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio ERGNSS: Objetivos del proyecto Integración de Datos Geodésicos globalmente: referencia común a todas las redes geodésicas nacionales y densificaciones regionales (Valencia, País Vasco, Navarra, Baleares, Madrid, Canarias...). Obtener coordenadas de precisión y campos de velocidad en una red de Estaciones Permanentes GNSS que sistemáticamente cubra todo el territorio nacional. Contribución a la definición de los Sistemas y Marcos de Referencia Globales (ITRFyy) en España. Proporcionar públicamente a los usuarios GNSS, datos para aplicaciones cartográficas, topográficas, trabajos geodésicos, y posicionamiento en general (servidor FTP público de datos a 1 segundo y EUREF-IP). Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

5 Proporcionar registros continuos de datos GNSS para: - Aplicaciones geodinámicas (SECEG Estrecho de Gibraltar, red de control del Teide, campo de velocidades de la red...) - Estudios de observación del nivel medio del mar - Estado de la ionosfera en tiempo real - Troposfera (contenido de vapor agua - AEMET) Contribuir a la Red de Estaciones Permanentes GNSS del IGS y de EUREF, y por tanto a la formación de los correspondientes Sistemas y Marcos de Referencia (ITRF y ETRF / ITRS, ETRS) en España. Ayudar y servir de soporte a la red nacional DGPS: proyectos RECORD y EUREF-IP de correcciones diferenciales. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio European Reference Frame (EUREF) EUREF es la Subcomisión de la IAG en Europa, incluida en la Subcomisión 1.3, Marcos de Referencia Regionales, bajo la Comisión 1 de Marcos de Referencia, siguiendo la estructura de la IAG en la Asamblea de Sapporo 2003 de la IUGG (International Union of Geodesy and Geophysics). EUREF se funda en 1987 en la Asamblea General de la IUGG en Vancouver. Se encarga de la definición, realización y mantenimiento del Marco de Referencia Europeo en cooperación con los componentes de la IAG y EuroGeographics, el consorcio de Agencias Cartográficas Nacionales (NMA) en Europa. EUREF ha estado desarrollando actividades relacionadas con el establecimiento y mantenimiento del Sistema de Referencia Terrestre Europeo (ERTS) y el Sistema de Referencia Vertical Europeo (EVRS). Una de las claves fundamentales para ello es la Red Permanente de EUREF (EPN), red de estaciones permanentes que cubren el continente europeo y que observan de forma continua con gran precisión las constelaciones GPS/GLONASS. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

6 European Reference Frame (EUREF) Actualmente EPN lo componen 243 estaciones en toda Europa. 36 países integrados actualmente en EUREF. EUREF se organiza en: Estaciones Permanentes (TS): Básicamente receptores y antenas Centros Operacionales (OC): Validan, convierten a RINEX, comprimen y envían los datos a los centros de datos a través de Internet. Centros Locales de Datos (LDC): Reciben y almacenan los datos de una red local y los distribuyen a los usuarios (locales o EUREF). Centros de Análisis Locales (LAC): Procesan una subred de estaciones EUREF y transmiten semanalmente soluciones de red libre al centro que los combina. Los procesos se realizan siguiendo guías específicas internacionales. Centro de Combinación (CC). Combina las soluciones de las subredes en la solución oficial de EUREF incluyendo todas las estaciones de la EPN. La envía al IGS donde se integra en la red GPS global. Una vez al año envía una solución multianual al IERS, que se convierte en solución ITRS primaria. Oficina Central o Central Bureau (CB). Coordina todas las actividades. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio DIAGRAMA DE LA EPN Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

7 DIAGRAMA ESTRUCTURA DE EUREF Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio RELACIÓN EPN-IGS Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

8 Las Estaciones Permanentes de la EPN proporcionan datos GNSS de alta calidad en tiempo casi real a los Local y Regional Data Centers. Los LAC proporcionan unos SINEX de las subredes que procesan, siendo el BKG (Bundesamt für Kartographie und Geodäsie, Frankfurt) el que proporciona una Solución Semanal Combinada. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Serie temporal (ETRS89) de ALAC Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

9 Estaciones Permanentes GPS (ERGNSS): desarrollo 1998: Alicante (ALAC) Instalación de una estación permanente GPS en el edificio del mareógrafo del Puerto de Alicante en Datos continuos desde abril de Integrada en EUREF desde 1999 con el código ALAC. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio La Coruña (ACOR) Instalación de una estación permanente GPS en el edificio del mareógrafo del Puerto de A Coruña, también en Datos continuos disponibles desde enero de Integrada en EUREF con el código ACOR desde septiembre de Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

10 1999: Observatorio Astronómico de Yebes (YEBE) Instalada en Utiliza el Máser de Hidrógeno como frecuencia estándar. Incorporación de medidas VLBI del radiotelescopio. Constituye el núcleo de la red ibérica de cálculo para EUREF. Integrada en el IGS en octubre 2000 (YEBE). Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Enlazada con un radiotelescopio de 14 m integrado en CORE, IVS y en los programas EUROP VLBI. Nuevo radiotelescopio de 40. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

11 Almería (ALME) y Valencia (VALE) Localizadas en el Observatorio Geofísico de Almería y en la Universidad Politécnica de Valencia (Escuela de I.T.Topografía, Geodesia y Cartografía). Instaladas ambas a finales de Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio : Palma de Mallorca (MALL), Málaga (MALA) y Santander (CANT) Instituto Oceanográfico de Palma de Mallorca, Observatorio Geofísico de Málaga y Univ. de Cantabria. Instaladas en primer semestre de Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

12 Sonseca (SONS), Cáceres (CACE), Logroño (RIOJ), La Palma (LPAL), Ceuta (CEUT), Vigo (VIGO), Huelva (HUEL), Albacete (ALBA), Córdoba (COBA), Zaragoza (ZARA), Salamanca (SALA) y Virgen del Camino (LEON) Observatorio Sismológico de Sonseca (Dic 2000). Universidad de Extremadura, Escuela de Ingeniería en Geodesia y Cartografía de Cáceres (Dic-2000). EUREF. Observatorio Geofísico de Logroño, IGN, (May-2001). Observatorio de Roque de los Muchachos, Instituto Geofísico de Canarias (Jun 2001). IGS. Puerto de Ceuta (Ago 2001). EUREF. Instituto Oceanográfico de Vigo, (Sep 2001). Universidad de Huelva (Dic 2001). Universidad de Albacete (Jun 2002). Universidad de Córdoba (Abr 2004). Instituto Nacional de Meteorología en Zaragoza (Abr 2006). Base Aérea de Matacán. Salamanca (Junio 2006). Base Aérea de Virgen del Camino (Marzo 2007) Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio ERGNSS Datos IGS EUREF EUREF- NRT EUREF-IP Datos públicos 1 segundo ALAC Abr - 98 X X X X ACOR Sep - 98 X X X X YEBE May - 99 X X X X X ALME Dic - 99 X X X X VALE Ene - 00 X X X X MALA Mar - 00 X X X X CANT Mar - 00 X X X X MALL May - 00 X X X X CACE Dic - 00 X X X X SONS Dic - 00 X X X X RIOJ May -01 X X X X LPAL May 01 X X X X X CEUT Ago - 01 X X X X VIGO Sep - 01 X X X X HUEL Dic - 01 X X X X ALBA Jun - 02 X X X X COBA Abr - 04 X X X X ZARA Abr - 06 X X X X SALA Jun 06 X X X X X LEON Mar 07 X X X X Resumen de estaciones de la red ERGNSS Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

13 Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio ERGNSS del Observatorio Geofísico de Logroño (RIOJ) Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

14 Especificaciones técnicas de la red ERGNSS 1. Situación y monumentación Observatorios con otras técnicas espaciales de observación (VLBI, SLR, DORIS, PRARE) - Multitécnica Otros observatorios geodésicos permanentes (gravimetría, mareógrafos...) Ante todo, con posibilidad de comunicación permanente (Internet, via módem teléfono, VSAT). Condiciones de monumentación de señal de 1 er orden en cuanto a estabilidad, durabilidad... (pilar de hormigón o torre metálica) Obstrucciones mínimas por debajo de 10º elevación Calidad de señal de recepción contrastada en cuanto a: Efectos multipath Interferencia de radiaciones externas de RF Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Separación media entre estaciones: 250 km. Estrategia conjunta con IPCC y ROA. Placa metálica en la base. Conexión mediante Nivelación de Precisión con señales de la red de nivelación NAP. Antena estacionada en torre con centrado forzado. Test de deformaciones. Estudios geológicos y de interferencias radioeléctricas. Obstrucciones con ángulo <10 º. Altura de antena claramente referenciada respecto a marca según diagramas estándar IGS. Referencias o excentricidades a otras marcas definidas en un sistema paralelo, ITRS, coord. geocéntricas, en orden a garantizar precisiones milimétricas. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

15 2. Instrumentación: receptor Capacidad de recibir código y fase en ambas frecuencias L1 y L2 esté o no activado el "antispoofing". Ampliación L2C, L5, GLONASS, GIOVE A y B. Recuperación completa de las frecuencias L1 y L2. Memoria interna amplia, de tipo cíclica. Intervalo de toma de datos desde 0.5 segundos. Varios puertos serie de comunicación independientes, para diferentes accesorios. Posibilidad de salida de mensajes RTCM para DGPS en código y fase EUREF-IP. Calidad contrastado del reloj del receptor, con sincronización a un milisegundo. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Discriminación de señal multicamino o " multipath", para reducir su efecto. Eliminación de interferencias en RF (radiofrecuencia). Software que permita el control y gestión del receptor, adquisición de datos con muestreos independientes por cada puerto, posibilidad de comunicación directa, acceso a memoria, etc. Reformateo de datos originales a formato RINEX. Que cumpla las especificaciones del IGS en cuanto a denominación de ficheros, tipo de receptor y antena. Posibilidad de elección de los observables que se incluirán en los archivos RINEX. Posibilidad de autoarranque y grabación de datos del receptor en caso de fallo de alimentación eléctrica, de forma automática. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

16 Programación de diferentes sesiones de observación en receptor. Posibilidad de descarga de datos de memoria interna sin detener la grabación continua. Posibilidad de entrada de patrón de frecuencias externo, para mejorar calidad de reloj del receptor. Actualización continua de firmware. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Instrumentación: Antena. Antena geodésica con anillos de tipo Choke Ring para eliminación de efecto "multipath, o antena con calibración andmitida por IGS/EUREF. Elemento Dorne Margolin. Eliminación de interferencias en RF. Calibración de los centros de fase para cada frecuencia y en función de la elevación y acimut de satélite. Elementos mecanizados de precisión desde un bloque de aluminio sólido. Montaje en carcasa con posibilidad de orientación de la antena. Cono desmontable (radome) de protección para eliminación de nieve, suciedad, etc. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

17 GRAPHICS FOR ANTENNA TYPE 4.3 Trimble: TRM / + \ < L2 + < L < TCR < < BCR x < ARP < > ARP: Antenna Reference Point L1 : L1 Phase Center TCR: Top of Chokering TGP: Top of Ground Plane TPA: Top of Preamplifier L2 : L2 Phase Center BCR: Bottom of Chokering BGP: Bottom of Ground Plane BPA: Bottom of Preamplifier RECEIVER ANTENNA PHASE CENTER OFFSETS AND VARIATIONS RECEIVER TYPE ANTENNA S/N FREQ PHASE CENTER OFFSETS (M) ELEVATION DEPENDENCE OF PHASE CENTER (MM) ANTENNA TYPE FROM TO L* NORTH EAST UP FMT ******************** ****** ****** * **.**** **.**** **.**** * TRIMBLE 4000SSI TRM GP RECEIVER TYPE ANTENNA TYPE FROM TO TYP D(Z) D(A) ******************** ******************** ****** ****** *** *** *** TRIMBLE 4000SSI TRM GP A\Z L L Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Otros accesorios y software Unidad UPS para estabilización corriente y cierre PC ordenado. PC para almacenamiento, software y conexión remota con puertos múltiples. Modem / router ( Conexión telefónica o Internet ). Sistemas operativos: NT o W2000 (arranque automático servicios). Control de la estación, generación, borrado y manipulación de archivos. Descarga manual de archivos. Control remoto del receptor. Control de la UPS. Servidor de ftp. Comunicación y acceso remoto con el PC. Tratamiento de archivos GPS: paso a RINEX, Hatanaka, TEQC... Batchs de ejecución periódica para descarga de archivos. EN LA ACTUALIDAD, EQUIPOS CON SISTEMA OPERATIVO Y CONEXIÓN DIRECTA A RED MEDIANTE DIRECCIÓN IP Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

18 Trimble 4000 SSI (Remote Controller y Trimble Reference Station) Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Interface de Leica GRX1200 Pro Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

19 Interface de Trimble NetRS Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Flujo de datos Intervalo de toma de datos, 1 seg. con ficheros horarios. Posibilidad de registro de otros intervalos menores (20 Hz) para aplicaciones especiales (vuelos FGM, vuelos LIDAR...). Filtrado de datos a 30 seg para IGS/EUREF. Los datos de cada estación son almacenados diariamente y automáticamente transmitidos al IGN en Madrid. Mediante un proceso automatizado el Centro de Datos del IGN: chequea la calidad de los datos (Quality Check - teqc) los comprime (Hatanaka y compresión normal) almacena en su BD envía al Centro Regional de Datos Europeo envía al servidor público de datos ftp realiza su propio procesamiento con Bernese 5.0 Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

20 .ZIP 1G diario Flujo de datos en la ERGPS Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

21 Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

22 El IGN, Centro de Análisis de EUREF Desde 2001, el IGN es Centro de Análisis Local (LAC) de EUREF, procesando una subred europea semanalmente. Procesamiento con Bernese Proccessing Engine (BPE) 5.0, en entorno Linux SuSe 9.0. Completamente automatizado a través de scripts enlazados. Constreñimiento a YEBE (VLBI-GPS), usando coordenadas y velocidades ITRF2000, época ITRFyy, paso posterior a ETRS89 (Boucher Altamimi). Subred de estaciones en España, Portugal, Marruecos, Francia, Italia, Alemania, Groenlandia y Gran Bretaña. Inputs: Calibraciones centro fase antenas IGS. Efemérides precisas finales IGS. Earth Rotation Parameters. Efemérides planetaria. Modelo de cargas-mareas oceánicas. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Estrategia de procesamiento Preprocesamiento: de fase usando triples diferencias. Fijación de saltos de ciclo mediante diferentes combinaciones L1 y L2. Si no se pueden fijar, son establecidas nuevas ambigüedades. Observable básico: fase. Código usado sólo para sincronización reloj receptor. Máscara de elevación: 3º + peso dependiente de la elevación. Intervalo de datos para resolución de ambigüedades: 30 segundos. Intervalo de datos para procesamiento final: 180 segundos. Observable modelado: dobles diferencias, combinación lineal libre ionosfera. PCV s: correcciones dependientes de la elevación (modelo IGS_01) con correcciones absolutas Troposfera: Basado en modelo de componente seca Saastamonien con función de mapeado Dry-Niell como modelo a priori y wet-niell para la componente húmeda. Ionosfera: modelo ionosférico regional calculado para resolución de ambigüedades QIF. No modelada en la solución final (ionosfera eliminada formando la combinación lineal libre ionosfera). Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

23 Criterio de rechazo de observaciones: Ficheros diarios conteniendo < 10% de observables. Sigma de una línea-base > 5 mm. Repetibilidad semanal en coordenadas > 10 mm. Definición del Datum: constreñimiento a YEBE (0.1 mm) al ITRFxx con actualización de coordenadas diarias a partir de velocidades. Troposfera: cálculo de ficheros TRO diarios con estimación de parámetros cada hora y cada estación. Error de reloj de satélite: eliminado mediante dobles diferencias. Error de reloj de receptor: estimados usando medidas de código en el preproceso y finalmente eliminados mediante dobles diferencias. TRO Proyecto Especial LAC s IGE SNX IGS SUM EUREF SNX EURwwww7.SNX Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Subred del Centro de Análisis de EUREF del IGN Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

24 SOLUCION SEMANAL COMBINADA PROCESSED FILES : 7 TOTAL NUMBER OF STATIONS: RESIDUAL RMS IN MM STATION #FILES N E U RESIDUAL RMS IN MM STATION #FILES N E U ACOR 13434M001 7 MMMMMMM GAIA 13902M001 7 MMMMMMM ALAC 13433M001 7 MMMMMMM VALE 13439M001 7 MMMMMMM CASC 13909S001 7 MMMMMMM LAGO 13903M001 6 MMM MMM CACE 13447M001 7 MMMMMMM VILL 13406M001 7 MMMMMMM CREU 13432M001 7 MMMMMMM ESCO 13435M001 7 MMMMMMM CANT 13438M001 7 MMMMMMM YEBE 13420M001 7 WWWWWWW EBRE 13410M001B 7 MMMMMMM MALL 13444M001 7 MMMMMMM SFER 13402M004 7 MMMMMMM MAS M002 6 MMM MMM RABT 35001M002 7 MMMMMMM ALME 13437M001 6 MMMMMM FLAGS: M: MEAN, F: FIXED, N: FREE NETWORK UNWEIGHTED RMS VALUES WITH RESPECT TO THE COMBINED SOLUTION IN MM FILE GRP #SITES COV.COMP. COMPONENT RMS N E 1.5 U N E 1.6 U N E 2.1 U N E 1.3 U N E 1.2 U N E 1.8 U N E 1.0 U N 1.3 MEAN 18 E 1.5 U 4.0 Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Procesamiento independiente de EUREF Misma estrategia EUREF LAC Mas de 250 estaciones de forma horaria, diaria y semanal Análisis de Series temporales (ITRF, estándar ETRS89, Helmert) Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

25 ACOR standar time serie Example: ACOR (Up) no signal from low SV s sink st. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio CREU standar time serie Example: CREU WK 1219: Change of radome causes 4 cm variation (mostly Up comp)!!!! Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

26 SFER ITRS time serie Example: SFER WK 1220: 5 mm variation planimetric position Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio VIGO Residuals (< 4 mm) Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

27 Mapa de velocidades ITRF2000 Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Mapa de velocidades Helmert ETRS89 (alturas) Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

28 Servidor FTP público de datos GPS Disponibilidad pública de datos a 1 segundo de todas las estaciones. Datos con doble compresión: normal (zip) y Hatanaka (crx2rnx).. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Otros contenidos: compresores/descompresores en DOS y Linux, listado de coordenadas, utilidad de chequeo de disponibilidad de datos. Disponibilidad datos: horarios 1 seg, 5 seg, 15 seg, 30 seg y diarios 30 seg. ftp://ftp.geodesia.ign.es Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

29 Instituto Geográfico Nacional REDES GEODESICAS GPS EN EL INSTITUTO GEOGRAFICO NACIONAL IBERIA 95 REGENTE REDNAP X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio IBERIA 95 Y BALEAR 98 Establecimiento de una red básica para la Península Ibérica, red de clase B. Antecedentes: EUREF89 (marcos múltiples en Europa y adopción de ETRF89). Adopción de ETRS con elipsoide asociado GSR80 (recomendación IAG). Número total de estaciones: 39 (27 españolas, 12 portuguesas). Utilización de 6 estaciones IGS: MADR, MATE, HERS, SFER, WETT, ZIMM. 8 estaciones comunes a la campaña EUREF89. Colaboración conjunta con el IPCC y con otras instituciones: SGE, ROA... Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

30 Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Observación 8 a 12 de mayo días de observación, 12 horas al día. Intervalo de toma de datos: 30 seg. Máscara de elevación 15º. 39 receptores de doble frecuencia observando simultáneamente. Observación de nivelación geométrica. Gravimetría. Procesamiento Bernese GPS Software V Mínima distancia. Efemérides precisas del IGS. Constreñimientos a Madrid, Matera, Wettzel, Herstmoceaux y Zimmerwald. Coordenadas finales en ITRF96 época Transformación de coordenadas finales a ETRS89. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

31 Estrategia de Estrategia de procesamiento de IBERIA Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio IBERIA95: REPETIBILIDADES N,E,U milímetros RMS North RMS East RMS Up IE01 IE03 IE05 IE07 IE09 IE11 IE13 IE15 IE17 IE19 IE21 IE23 IE25 IP01 IP03 IP05 IP07 IP10 IP12 ESTACIONES Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

32 Resultados finales Precisión de la solución final: 1 cm en la época de observación Repetibilidad de las estaciones (RMS): NORTH: m. EAST: m. UP: m. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio BALEAR98 Ampliación de IBERIA al archipiélago balear. 6 estaciones en Baleares. 4 estaciones del IGS: VILL, EBRE, CAGL, GRASS. Isla de Menorca: Isla de Mallorca: Isla de IBIZA: Isla de Formentera: Vértice BAJOLÍ (ROI) Vértice BINIACH (ROI y EUREF89) Vértice MULETA (ROI) Vértice PORTO PETRO (ROI) Vértice FURNÁS (ROI) Vértice MOLA (ROI y EUREF89) Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

33 Observación (similar a IBERIA): 5 dias, 12 horas 20 a 24 abril de 1998 Intervalo de toma de datos: 30 seg Máscara de elevación, 15º. Procesamiento: Bernese GPS Software V Efemérides precisas del IGS. Coordenadas finales en ITRF96 época Transformación de coordenadas finales a ETRS89 (Boucher Altamimi) Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Resultados finales Precisión de la solución final: 1 cm en la época de observación (clase B) Repetibilidad de las estaciones (RMS): NORTH: m. EAST: m. UP: m BALEAR98: REPETIBILIDADES N,E,U Norte Este Vertical MILÍMETROS MOLA BAJOLI BINIACH PORTO PETRO MULETA FURNAS ESTACIONES Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

34 EL PROYECTO REGENTE REd GEodésica Nacional por Técnicas Espaciales Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Objetivos Materialización, para toda España de una red geodésica básica tridimensional con coordenadas GPS, clase C. Obtención de parámetros precisos de transformación entre los sistemas de referencia ED50 y ETRF89 (R.O.I. Y REGENTE). Obtención de datos para determinación geoide de precisión centimétrica. Facilitar al elevado número de usuarios de la técnica GPS que un punto cualquiera del territorio nacional se encuentre dentro de un círculo de radio máximo 15 km con centro en un vértice REGENTE. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

35 Definición 1078 vértices en la Península y Baleares, uno por cada hoja del Mapa Topográfico Nacional (MTN) 1:50.000, lo cual supone una distancia media entre vértices de 20 a 25 km. En Canarias (REGCAN95), 72 vértices repartidos entre las siete islas con un máximo de 21 vértices en la isla de Tenerife y un mínimo de 5 en cada una de las islas menores de El Hierro y La Gomera. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Condiciones Pertenecen a la Red Geodésica (R.O.I.) o son una estación VLBI o SLR. Reúnen (en la medida de lo posible) características estación GPS: Fácil acceso con vehículo Horizonte despejado por encima de la pantalla de observación (15º). Alejamiento de elementos que puedan causar multitrayectorias. Alejamiento de fuentes radiomagnéticas que puedan causar interferencias o anomalías en la recepción de la señal. Más del 10% de los vértices están dotados de altitud ortométrica, con precisión subcentimétrica: enlace con la Red de NAP. Son incluidas en REGENTE los puntos Laplace y las estaciones astronómicas pertenecientes a la Red Geodésica Nacional. Debido a que la red de apoyo para REGENTE es IBERIA95, cada uno de los vértices de esta red pertenece a REGENTE. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

36 Observación Observación de bloques de 11 puntos ( 9 vértices y dos clavos NAP). Las señales NAP transfieren H ortom. a un vértice del bloque (D<5 Km). Vértices: receptores bifrecuencia. NAP: receptores monofrecuencia. Cada bloque de observación tiene como mínimo TRES vértices comunes con sus contiguos (zonas de solape para transferencias de coordenadas). En cada punto ocupado se realizan dos sesiones de TRES HORAS, una por la mañana y otra por la tarde. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Cálculo (chequeo calidad, cálculo de baselíneas y compensación) Análisis previo de la calidad de las observaciones. Calculo de vectores con el programa GPSurvey de Trimble. Efemérides de precisión obtenidas solución combinada del IGS. Proyectos de calculo coincidentes con cada bloque observado. Cálculo independiente en vértices (L1/L2) y en apoyos de NAP (L1) Pesos. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

37 Compensación con Geolab de Geosurv Inc. Compensación previa por bloques como red libre, sin ningún tipo de constreñimiento. Análisis concordancia de las soluciones aportadas por las distintas sesiones, cierre de vectores, y asignación de pesos. Ajuste conjunto de todos los bloques, fijando IBERIA95. Archivo en base de datos las componentes de los vectores con su matriz de varianza-covarianza, peso asignado y coordenadas calculadas. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio RESULTADO DEL AJUSTE Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

38 =============================================================================== REG99B24 GeoLab V2.4d WGS 84 UNITS: m,dms Page 0008 =============================================================================== Adjusted PLH Coordinates: LATITUDE LONGITUDE ELIP-HEIGHT CODE FFF STATION STD DEV STD DEV STD DEV PLH N W PLH N W PLH N W PLH N W PLH N W PLH N W PLH N W PLH N W PLH N W RESULTADO DEL AJUSTE Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio =============================================================================== REG99B24 GeoLab V2.4d WGS 84 UNITS: m,dms Page 0023 =============================================================================== 2-D and 1-D Station Confidence Regions ( percent): STATION MAJOR SEMI-AXIS AZ MINOR SEMI-AXIS VERTICAL NAPC NAPC RESULTADO DEL AJUSTE Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

39 Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Transición del Sistema Cartográfico de España a ETRS cm precisión (95%) en los parámetros de transformación - Algoritmo Mínima curvatura Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

40 Conclusiones REGENTE constituye la Red Fundamental geodésica GPS española. El Sistema Geodésico de Referencia para Cartografía, Ingeniería, etc debe estar en ETRS89. Mantenimiento de altitudes ortométricas. Parámetros de Transformación más adecuados ED50-->WGS84 (no globales, sino zonales, rejilla,...). Red Geodésica con más de 1100 puntos y precisiones en torno a los 3 cm. REGENTE: base h para geoide. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio RED ESPAÑOLA DE NIVELACIÓN DE ALTA PRECISIÓN (REDNAP) Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

41 OBJETIVO Infraestructura básica en la definición del Sistema de Referencia Vertical. REDNAP se ajusta a la red antigua de nivelación, pero abandonando las líneas por ferrocarril para llevar todo el trazado por carreteras o autovías. El desarrollo total: ~ kilómetros. Plazo de ejecución: 7 años, desde 2001 (finalización 2008). Fases: 1º) Reconocimiento de líneas y señalización. 2º) Observación gravimétrica y GPS en cada una de las señales NAP. 3º) Nivelación geométrica. 4º) Cálculo y archivo en la Base de Datos. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Fases del proyecto REDNAP Reconocimiento y señalización de líneas NAP. Elaboración de reseñas y carga en la Base de Datos de Nivelación. Levantamiento gravimétrico y GPS en cada una de las señales. Cálculo de la gravedad en superficie y de las coordenadas ETRS89. Nivelación geométrica de las líneas a cargo de empresas privadas contratadas al efecto mediante concurso público. Recepción y control de los desniveles geométricos (contratado). Cálculo de geopotenciales y altitudes ortométricas. Carga de resultados en la Base de Datos. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

42 Observación GPS La observación gravimétrica simultáneamente con GPS. Método de medida : estático rápido. Tiempo de observación: 10 min. a 3 seg. Distancias a vértices REGENTE < 20 km. Precisión obtenida: 10 a 30 mm + 10 ppm. Ventajas del método: - Sencillo, rápido y preciso. - No requiere mantener el contacto continuo con los satélites entre estaciones. - Ideal para un control local. - No existe transmisión de errores, cada punto se mide independientemente. Tres receptores de doble frecuencia, uno fijo en un vértice REGENTE y los otros dos móviles en las señales de nivelación. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Estado actual REDNAP (2004) Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

43 Próximas actuaciones Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Principales aplicaciones de REDNAP Determinación muy precisa de altitudes con respecto al n.m.m. Determinación de variaciones verticales de la corteza terrestre. Determinación en combinación con medidas GPS, de variaciones absolutas del nivel del mar como consecuencia del cambio climático. Proyecto, ejecución y control de grandes obras públicas (trasvases fluviales, regadíos, AVE, autovías, presas, etc.). Formación de cartografía a cualquier escala. Obtención de un modelo de geoide de gran precisión. Posibilidad de que constituyan un 4º orden en vías de comunicación. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

44 Introducción Necesidad de un modelo de geoide ajustado al S.R.V. oficial (marco REDNAP). Utilidad práctica: h => H. Geoide (dos conceptos): - Modelo gravitacional superficie equipotencial W 0 = cte. - Separación entre SRV y elipsoide, efectos prácticos. Geoide gravimétrico: Información detallada, pero deficiencia en longitudes de onda largas. Objetivo: combinación modelo gravim. con datos GPS/NAP. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Superficie de referencia vertical: REDNAP El proyecto REDNAP km NAP señales Desde 2008: km más Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

45 Vectores de error vertical REDNAP (95% confianza) Único constreñimiento en ajuste: Alicante Precisión relativa 0.16 ppm (residuo medio) Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio EGM2008: el nuevo modelo de geoide mundial 1 x 1 Realizado por National Geospatial-Intelligence Agency (NGIA). Disponible desde verano de Nuevo modelo mundial con Δg de 5 x 5. Rejilla con valores de ondulación de 1 x 1. Desarrollo en armónicos grado y orden Desviación estándar de ~ 10 cm (mejor en precisión relativa). Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

46 Combinación EGM08 - REDNAP Necesaria adaptación EGM2008 al SRV en España: REDNAP. Fuentes de datos: Apoyos de nivelación REGENTE (6 h estático GPS). Puntos REDNAP (~10 GPS estático rápido). Puntos ampliación REDNAP (estático 30 GPS). Puntos EUVN_DA (Francia y Portugal, para dar continuidad). Rejillas de 1 x 1 con límites ϕ: 35º - 44º N Península y Baleares { λ: 9º 30 W 4º 30 E { ϕ: 27º 30-29º 30 N Canarias λ: 18º 30 W 13º W Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Fuentes de datos Denominación Puntos Obs. GPS Tiempo obs. Long. lineabase REDNAP Fast Static ~ 10 min. < 20 km Ampliación REDNAP 164 Estático 30 min. < 20 km Apoyos niv. REGENTE 251 Estático 6 horas (2 sesiones) < 5 km REDNAP Canarias 963 Fast Static ~ 10 min. < 20 km EUVN_DA Portugal & Francia 55 Estático Variable Variable Total puntos validados Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

47 Datos utilizados para EGM08 - REDNAP Total puntos Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Qué precisión tienen los datos fast-static? Chequeo de calidad de los datos fast-static: comparación en 52 puntos comunes apoyo nivel REGENTE (6 horas estático GPS) Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio (cm) 42 de los 52 puntos tienen una diferencia < 4 cm. 47

48 Modelado de una superficie de corrección Calcular N EGM08 N OBS y modelar la superficie de corrección. Separación media (constante utilizada) = m. EVRF2000 H España = - 0,50 m. Si subimos 50 cm nuestro sistema de altitudes para tenerlo en EVRF2000, N OBS sería 50 cm mayor y la cte. con EGM08 sería sólo de 6 cm!! Diferencias EVRF2000 y sistemas nacionales (cm) Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Elección del algoritmo para la superficie de corrección Comparación de diferentes algoritmos. Difícil por la distribución irregular de los datos: dado el número de puntos, con una distribución regular cualquier algoritmo es bueno. La superficie del algoritmo no ha de pasar por los datos. Kriging y LSC: anisotropías en variograma en direcciones perpendiculares a las líneas NAP. Elección mín. curvatura: mejor superficie para modelar las diferencias. Principio: superficie de corrección más suave que se adapte a los datos. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

49 Superficie de corrección EGM2008 ( m) Equidistancia 3 cm!! Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Modelo final EGM08 - REDNAP Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

50 Precisión final de EGM2008-REDNAP Residuos en puntos dato: > 7 cm: 51 (0,4 %) 6 7 cm: 231 (1,8 %) 5 6 cm: 523 (4,2 %) 4 5 cm: 847 (6,8 %) < 4 cm: (86,7 %) Para una fiabilidad completa en zonas fuera de puntos dato, hay que testear un modelo sin líneas de ampliación REDNAP. Evaluación de la precisión relativa. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Test sobre ampliación REDNAP (11 líneas, 188 puntos) Cálculo de modelo previo sin datos ampliación de REDNAP (30 GPS estático a menos de 25 km de REGENTE). Con este modelo se han comparado los valores observados y los calculados por el modelo. Resultados globales: - Dif. promedio (ABS): 3,8 cm - Desv. estándar: 3,8 cm - Máx: 12,4 cm - Dif < 4 cm: 63% de los puntos - Dif < 6 cm: 79% de los puntos - Dif < 10 cm: 96% de los puntos Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

51 Test sobre ampliación REDNAP (11 líneas) Línea REDNAP Nº señales observadas Dif. promedio (m) Desviación estándar (m) Promedio Total Precisión relativa: ~ 2 ppm Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Software de explotación: Programa de aplicaciones geodésicas (PAG) - ftp://ftp.geodesia.ign.es Publicación EGM08-REDNAP en ASCII, Trimble, Topcon, Leica y GeoLab Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

52 Ajuste de la Red Geodésica de España (ROI) en ETRS89 Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Introducción R.D. 1071/2007 (BOE 29 agosto): adopción de ETRS89 como Sistema Geodésico de Referencia oficial en España. REGENTE: Red de clase C formada por unos vértices geodésicos ETRS89. Características: buena accesibilidad y horizonte despejado centrado forzado precisión media ~ 3 cm densidad media: 450 km 2 Red de Orden Inferior (ROI): Red clásica de unos vértices en coordenadas ED50 (precisión media ~ 30 cm), densidad media: 45 km 2 Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

53 Necesario cálculo ETRS89-ROI como densificación de REGENTE. Observables: (GPS) + observaciones angulares clásicas. Cataluña (Instituto Cartográfico de Cataluña) Navarra (Dir. Gral. de Obras Públicas) Baleares (SITIBSA) Valencia (Instituto Cartográfico Valenciano) Resto: obs. angulares clásicas + densificación GPS y campañas en zonas concretas por IGN (Murcia, Madrid, Castilla-León). Observables del ajuste: observaciones acimutales observaciones cenitales vectores GPS Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Estadísticas del ajuste global: Número de vértices del ajuste: Vértices fijos (REGENTE): Vértices con observación clásica y GPS: Direcciones acimutales: Direcciones cenitales: Vectores GPS: Observaciones totales: (GPS * 3) Parámetros: (coordenadas + desorientaciones) Grados de libertad del ajuste: Matriz de ecuaciones normales NEQ de 25 GB Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

54 Desviaciones de la vertical (psi, eta y total) según EGM2008 Paso de Z orto a Z elipsoidal Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Resultados del ajuste (I) - clásicas Observaciones clásicas desviaciones estándar (σ) Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

55 Resultados del ajuste (II) - GPS Observaciones GPS (1207 vértices) desviaciones estándar (σ) Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Planimetría Desviaciones estándar Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

56 Altimetría Desviaciones estándar Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio Comparación de resultados con ROI ETRS89 calculada por MCS Grid (Matesanz). Chequear validez del algoritmo. Detectar inconsistencias ROI ED50. posibles zonales Valor medio de discrepancia: 8 cm. El 80% de los vértices transformados, por debajo de 0,1 m. Inconsistencias límites provinciales. Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio

57 Diferencias cálculo MCS Grid Fecha del Congreso X Curso GPS en Geodesia y Cartografía, Montevideo, Mayo-Junio