Índice. Introducción Movimientos de la Tierra Precesión y Nutación Movimiento del Polo Sistemas de referencia...

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1 Prólogo... 1 Agradecimientos... 7 Capítulo 1. INTRODUCCIÓN Definición de Geomática y Geodesia... 9 Geodesia espacial Técnicas de medición de Geodesia espacial GNSS Global Navigation Satellite Systems SLR Satellite Laser Ranging VLBI Very Long Baseline Interferometry DORIS Sistemas de observación global. GGOS Organizaciones internacionales de Geodesia La Unión Internacional De Geodesia Y Geofísica IUGG IAG, Asociación Internacional de Geodesia IERS International Earth Rotation and Reference Systems IGS Servicio Internacional GNSS CODE EUREF Algunos organismos vinculados a la Geodesia: Bibliografía Capítulo 2. LA TIERRA. SISTEMAS DE REFERENCIA Y SISTEMAS DE TIEMPOS Introducción Movimientos de la Tierra Precesión y Nutación Movimiento del Polo Sistemas de referencia I

2 GNSS. GPS: fundamentos y aplicaciones en Geomática 2.6. Sistema de Referencia Terrestre Internacional (ITRS). International Terrestrial Reference System El marco de referencia internacional terrestre ITRF Marco de referencia GNSS. Materialización del ITRS: IGSyy Sistemas locales de referencia. ETRS89 datum europeo Elipsoides de revolución internacionales GRS-80 y WGS Otros sistemas de referencia GNSS GLONASS. PZ Marco de referencia terrestre de GALILEO (GTRF) Sistema geodésico Chino de Coordenadas (CGC2000) Sistema de tiempos. Tiempo Solar y universal UT Tiempo Atómico. Tiempo universal Coordinado. Tiempo GPS Bibliografía Capítulo 3. ÓRBITAS DE LOS SATÉLITES Teoría de órbitas. Elementos keplerianos Movimiento perturbado Efemérides radiodifundidas o transmitidas Efemérides precisas Ejercicio Órbitas Bibliografía Capítulo 4. GNSS. SISTEMA GLOBAL DE NAVEGACIÓN POR SATÉLITE Introducción Satélites Geoestacionarios (GEO Geostationary Earth Orbit) Satélites de Órbita Media (MEO Mean Earth Orbit) Satélites de Órbita Baja (LEO Low Earth Orbit) El desarrollo de los sistemas GNSS Fase o situación de partida Fase GNSS-1 ( ) Fase GNSS-2 (a partir del 2015) Mercado de Negocio GNSS II

3 4.4. Principio básico del posicionamiento con GNSS Medición en código Medición en fase Medición de velocidad Errores en el sistema y la corrección diferencial Descripción de un sistema GNSS Constelación NAVSTAR Sistema GPS Segmento espacial Segmento control Segmento de usuario Servicios que presta GPS GLONASS. GLobal Orbiting Navigation Satellite System Sector de Control GALILEO Segmento espacial Segmento de control BEIDOU. COMPASS Sistemas regionales de navegación QZSS (Quasi Zenit Satellite System) IRNSS Sistemas de aumentación SBAS (Sistema de Aumentación BasadodEn Satélites) GBAS. Sistemas de aumentación basados en tierra Bibliografía Capítulo 5. LA SEÑAL Reloj u oscilador Fundamentos físicos de la señal Portadora y moduladora Señal GPS Portadora III

4 GNSS. GPS: fundamentos y aplicaciones en Geomática Códigos Mejora de la señal GPS Otras señales GNSS GALILEO GLONASS Anexo tablas GALILEO Constelación GPS Satélites geoestacionarios SBAS Comparativa GPS, GLONASS, GALILEO y BEIDOU Bibliografía Capítulo 6. OBSERVABLES Tipos de observables Pseudodistancias Fase Precisión de medidas Combinaciones de frecuencias L1 Y L Combinación banda estrecha. Narrow lane Combinación banda ancha. Wide lane Lw Combinación ionosférica, coeficientes no enteros Combinación de pseudodistancia de código y fase, suavizado de código Melbourne-Wübbena (1985) Combinaciones de triple frecuencia Detección y reparación de la pérdida de ciclos RINEX. Observables Estructura de los ficheros RINEX Fichero RINEX de observación Fichero de navegación Fichero datos meteorológicos IV

5 6.8. El formato RINEX Descarga de datos RINEX Descarga de datos EUREF Descarga de datos del IGN Descarga de datos ICV Ejercicio Bibliografía Capítulo 7. FUENTES DE ERROR GPS Tipos de errores Errores en satélites y órbitas Errores en los parámetros orbitales del satélite Errores en los relojes de los satélites Errores relativistas Disponibilidad Selectiva. SA Anti-Spoofing AS Errores atmosféricos Errores del receptor Pérdidas de ciclo. Cycle Slips Retardo instrumental Efecto multipath o trayectoria múltiple Estado del reloj del receptor Offset y variación del centro de fase de la antena Errores intencionados con aparatos externos al sistema Indicadores de precisión UERE (User Equivalent Range Error) DOP Contribución de la geometría de los satélites a la incertidumbre de un posicionamiento Parámetros estadísticos de precisión e incertidumbre vinculados a navegación Bibliografía V

6 GNSS. GPS: fundamentos y aplicaciones en Geomática Capítulo 8. LA IONOSFERA Propagación de emisiones radioeléctricas Ionosfera Elementos de propagación de ondas Relación de velocidad e índice de refracción de fase y de grupo Refracción ionosférica. Relación de velocidades de grupo y fase y la velocidad en el vacío Determinación del y del Eliminación del efecto ionosférico Eliminación del efecto ionosférico en receptores de doble frecuencia Modelos ionosféricos y medición TEC Modelos ionosféricos. El modelo IRI (Bilitza 1990) Modelo NeQuick (2000). Sistema GALILEO Modelo de Klobuchar (1987). Sistema GPS Otros modelos Acerca de LEICA Geo Office (LGO) Modelo Ionosférico Bibliografía Capítulo 9. REFRACCIÓN TROPOSFÉRICA Refracción troposférica Modelos troposféricos Modelo de Hopfield (1969) Modelo de Saastamoinen (1974) Modelo troposférico para PPP. GIPSY Atmosfera Estándar SA Global Pressure and Temperature U.S. Standard Atmosphere Modelo Troposférico Leica Geoffice Modelo Troposférico Trimble VI

7 Comparativa Retardos Troposféricos. Funciones de proyección Mapping Functions troposféricas Marini Mapping Function (1972) Niell Mapping Function (1996) Viena Mapping function VMF Global Mapping Function (2006, 2007) Bibliografía Capítulo 10. MÉTODOS DE OBSERVACIÓN Y POSICIONAMIENTO GNSS Métodos de observación Según los Observables Según el Movimiento de los Receptores Según el Momento en que se efectúa el cálculo Según el tiempo de observación Otra clasificación Planificación de una red estática Selección de puntos Ventanas de observación Tiempos de observación Organización Posicionamiento Punto Preciso (PPP) Principios Sesgos y errores Ventajas e inconvenientes Algunos proveedores de datos y productos de PPP Tipos de receptores Receptor GNSS topográficos, minería, construcción. Controladores y Antenas Bibliografía Capítulo 11. COMBINACIÓN DE FASE PORTADORA, ESTÁTICO RELATIVO Y DETERMINACIÓN DE AMBIGÜEDADES VII

8 GNSS. GPS: fundamentos y aplicaciones en Geomática Combinación de fase de portadora Simples diferencias de fase Dobles diferencias de fase Triples diferencias de fase Determinación de Ambigüedades Resolución de ambigüedades con datos de dos frecuencias Técnicas de búsqueda de ambigüedades Resolución ambigüedades en movimiento (OTF) Resolución rápida de ambigüedades Filtro de búsqueda rápida de ambigüedades Método de ajuste de decorrelación de ambigüedades Bibliografía Capítulo 12. CÁLCULO Y COMPENSACIÓN DE REDES Método general Red ligada Observaciones indirectas Compensación de una red ligada. Resumen Red libre Solución mediante matriz de constreñimientos Solución mediante matriz pseudoinversa Iteraciones Método Secuencial o solución progresiva. Ajustes coordinados Adición y sustracción de observables Bibliografía Capítulo 13. POSICIONAMIENTO ABSOLUTO Y RELATIVO Cálculo de la posición absoluta de un punto por pseudodistancias de código Posicionamiento absoluto con fase de la portadora Posicionamiento relativo. Cálculo de líneas base Ajuste de una red de vectores GNSS VIII

9 13.5. Matriz varianza-covarianza. Correlación entre combinaciones de fases Correlaciones de las simples diferencias Correlaciones de las dobles diferencias Correlaciones de las triples diferencias Esquema: cálculo líneas base software comercial Cálculos de redes de alta precisión Bibliografía Capítulo 14. ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE HIPÓTESIS Y RESULTADOS. FIABILIDAD Y PRECISIÓN Análisis estadístico de hipótesis y resultados Pruebas estadísticas: consideraciones generales Pruebas o test tras el ajuste Pruebas o test estadísticos para validar el modelo Test global Prueba F Estudio de la fiabilidad interna de la red. Detección de errores Fiabilidad interna Estudio de la fiabilidad externa Precisión Figuras de error Particularización a redes GNSS. Esquema Líneas base Parámetros estadísticos de calidad Ajuste de la red Ajuste Red Libre Ajuste Red Ligada Test de Tau Ponderación Fiabilidad externa IX

10 GNSS. GPS: fundamentos y aplicaciones en Geomática Bibliografía Capítulo 15. CORRECCIONES DIFERENCIALES GNSS diferencial Cinemático en Tiempo real RTK Solución de estación simple, antena más próxima LADGNSS. Solución de Red RTK Requisitos básicos para trabajo con RED RTK/NTRIP Solución RTX Trimble xfill Formatos de transmisión de datos GNSS Formato RTCM. Radio Technical Comission for Maritime Service Formato CMR y CMR+, CMRx RTCA El protocolo Ntrip Soluciones o sistemas de correcciones diferenciales RTK Solución de red RTK Virtual Reference Station (VRS) FKP. Parámetros de corrección de área o planos La solución MAC (Master Auxiliary Concept) MAX Master Auxiliary Corrections I-MAX Individualized Master Auxiliary Corrections Comparativa y soluciones RTK Repetidor ampliador de señal DGNSS de precisión, desde el espacio SBAS OmniSTAR Otros proveedores de correcciones diferenciales Bibliografía Capítulo 16. REDES DE ESTACIONES PERMANENTES Red de estaciones permanentes. Redes GNSS activas Objetivos y aplicaciones fundamentales de estas redes Características básicas X

11 16.2. Estructura o jerarquia de redes Redes internacionales IGS Servicio Internacional GNSS CORS-National Geodetic Survey (USA) Red permanente europea EPN European Combined Geodetic Network Redes nacionales Red ERGPS del IGN de España Redes regionales o autonómicas en España Red de estaciones de referencia GNSS de Valencia: red ERVA Red geodésica activa de Aragon Redes de otros organismos o instituciones oficiales de España La red española DGPS para la navegación marítima Redes instituciones privadas Otros proyectos de carácter científico Capítulo 17. TRANSFORMACIÓN DE COORDENADAS Transformación o cambio de coordenadas geodésicas a cartesianas ECEF Transformaciones entre sistemas de referencia Transformaciones de semejanza Transformación de alturas Bibliografía Bibliografía comentada Acrónimos XI