GPS CON CORRECCIÓN DIFERENCIAL PARA LA GENERACIÓN DE MOSAICOS GEO REFERENCIADOS

Transcripción

1 GPS CON CORRECCIÓN DIFERENCIAL PARA LA GENERACIÓN DE MOSAICOS GEO REFERENCIADOS Braulio David Robles Rubio II Congreso Nacional de Riego y Drenaje COMEII al 10 de septiembre del 2016 Chapingo, México 1

2 ÍNDICE Introducción GPS corrección diferencial Levantamiento de puntos de control Conclusiones 2

3 ANTECEDENTES En los últimos años se ha generalizado el uso de GPS con corrección diferencial para los levantamientos topográficos. Aunque de forma autónoma la precisión en la localización y elevación es del orden de metros, es posible reducir el error al nivel de centímetros, a través del uso de dos o más equipos GPS de manera simultánea Los Vehículos Aéreos no Tripulados (VANT) o drones, son dispositivos de pequeñas dimensiones que pueden moverse de manera autónoma o ser manejados a control remoto desde tierra. Están conformados por una estructura que soporta la electrónica, sistema de propulsión y sensores para su operación, así como la capacidad para transportar sensores y cámaras para la adquisición de datos de manera remota. La combinación de los VANT o drones para la adquisición de las imágenes y el uso de la tecnología GPS con corrección diferencial, permite la elaboración de cartografía de precisión con un costo significativamente menor comparado con los métodos fotogramétricos tradicionales. 3

4 GPS CON CORRECCIÓN DIFERENCIAL El Sistema de Posicionamiento Global (GPS por sus siglas en inglés) permite establecer una posición en cualquier punto del globo terráqueo. El GPS se origina en la década de los sesenta como un sistema de navegación implementado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos Funciona con base a las señales de radiofrecuencia que transmite una constelación de satélites Los satélites transmiten información acerca de sus órbitas y del registro del tiempo, a partir de la cual puede calcularse la distancia entre los satélites y un receptor para deducir finalmente las coordenadas del receptor 4

5 GPS CON CORRECCIÓN DIFERENCIAL Componentes del sistema GPS El segmento espacial Consiste de los satélites orbitando la tierra El segmento de control Son las estaciones posicionadas tierra para controlar los satélites El segmento del usuario Cualquiera que reciba una señal de GPS 5

6 GPS CON CORRECCIÓN DIFERENCIAL Cálculo de la posición Los satélites son puntos de referencia. Sus posiciones en el espacio se conocen con toda precisión, constituyendo la base de todos los cálculos GPS. El tiempo de viaje de la señal da la distancia. Mediante una serie de mensajes codificados, un receptor en tierra determina el momento en que la marca de tiempo partió del satélite, así como el momento de llegada a su antena. La diferencia es el tiempo de viaje de cada señal. La distancia es el producto del tiempo por la velocidad de la luz. 6

7 GPS CON CORRECCIÓN DIFERENCIAL Corrección de errores Diferencial. Las señales de los satélites son recibidas simultáneamente por dos receptores. Con este método se anulan hasta un cierto grado errores como la imprecisión de la órbita del satélite y se obtiene con ello una mayor precisión que con la determinación de un punto aislado. 7

8 GPS CON CORRECCIÓN DIFERENCIAL Método Cinemático (RTK). Consiste en la obtención de coordenadas en tiempo real con precisión centimétrica (1 ó 2 cm + 1ppm). Es un método diferencial o relativo. El receptor fijo o referencia estará en modo estático en un punto de coordenadas conocidas, mientras el receptor móvil o rover, es el receptor en movimiento del cual se determinarán las coordenadas en tiempo real (teniendo la opción de hacerlo en el sistema de referencia local). Precisa de transmisión por algún sistema de telecomunicaciones (vía radio-modem, GSM, GPRS, por satélite u otros) entre REFERENCIA y ROVER. Esta sería una restricción en la utilización de este método (dependencia del alcance de la transmisión). 8

9 GPS CON CORRECCIÓN DIFERENCIAL Método Estático. Se usa para la medida de distancias con gran precisión (5mm + 1ppm) en el que dos o más receptores se estacionan y observan durante un periodo mínimo de media hora, una o dos (o más), según la redundancia y precisión necesarias, y en función de la configuración de la constelación local y distancia a observar. Los resultados obtenidos pueden alcanzar precisiones muy altas, teóricamente hasta niveles milimétricos. 9

10 LEVANTAMIENTO DE PUNTOS DE CONTROL Altimetría con GPS GPS suministra alturas elipsoidicas. Las diferencias entre sistemas altimétricos son significativas tanto en naturaleza como en magnitud. Relación entre alturas elipsoidicas y ortométricas: h = H + N GPS + modelo de geoide = instrumento de nivelación. H = h - N 10

11 LEVANTAMIENTO DE PUNTOS DE CONTROL La orto-rectificación consiste en eliminar las distorsiones de localización producidas por el relieve. CARACTERISTICAS: Utiliza el modelo geométrico del sensor Requiere de un modelo digital de elevación Corrige sólo la posición planimétrica de la base de los objetos Requiere de puntos de control X,Y,Z para orientar el sensor de manera absoluta (cabeceo, balanceo, deriva, altura) y dar la geo-referencia absoluta (UTM). Corrige los datos pixel a pixel Requiere de puntos de control Altura de Vuelo (H) f = dist. focal Plano de imagen Localización real u ortogonal Desplazamiento debido al relieve. 11

12 LEVANTAMIENTO DE PUNTOS DE CONTROL Clasificación de los mapas conforme a la precisión (INEGI) Exactitud Horizontal: De acuerdo con su precisión, los mapas se clasifican en términos del grado de conformidad que tengan con respecto a las especificaciones adoptadas en el diseño. Por ejemplo, para mapas de planeación, se pueden establecer las siguientes especificaciones: Para planimetría (detalles en el plano), en un sistema de evaluación o de control de calidad, no más del 10% de los puntos probados que no estén desplazados por simbolización u otras necesidades, podrán tener errores en posición mayores que 0.3 mm a la escala de publicación. Exactitud Vertical: Para altimetría (alturas), no más del 10% de los puntos probados podrán tener errores en elevación superiores a media equidistancia básica (la equidistancia es la separación vertical uniforme entre curvas de nivel vecinas). 12

13 LEVANTAMIENTO DE PUNTOS DE CONTROL 13

14 LEVANTAMIENTO DE PUNTOS DE CONTROL 14

15 LEVANTAMIENTO DE PUNTOS DE CONTROL 15

16 GENERACIÓN DE MOSAICOS II CONGRESO NACIONAL COMEII 2015, Reunión Anual de Riego y Drenaje 16

17 CONCLUSIONES Lo vehículos aereos no tripulados son un modo eficiente y económico de obtener cartografía al instante Con apoyo de equipo GPS con corrección diferencial en tiempo real, se pueden obtener imágenes georeferenciadas y de precisión Se sigue avanzando en software para la generación de orto mosaicos y modelos de elevación del terreno 17