NORMAS SOBRE LA UTILIZACION DE GPS EN MENSURAS MINERAS AUTORÍA

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1 NORMAS SOBRE LA UTILIZACION DE GPS EN MENSURAS MINERAS AUTORÍA Departamento de Propiedad Minera Subdirección de Minería

2 INDICE 1 INTRODUCCION ASPECTOS LEGALES CARACTERISTICAS DE LOS GEORECEPTORES TRABAJO DE TERRENO CARACTERISTICAS DE LA MEDICION INFORMACION QUE DEBE ENTREGAR EL PERITO AL SERNAGEOMIN

3 1 INTRODUCCION El presente trabajo entrega normas técnicas, que fundamentan la aplicación del sistema GPS como método alternativo, factible de ser aplicado en el transporte de coordenadas en la vinculación del hito de mensura, de vértices de la red de apoyo y en la operación de mensuras mineras o el replanteo de linderos. 2 ASPECTOS LEGALES El inciso primero del artículo 35 del Reglamento del Código de Minería, hace mención a los métodos que se deben utilizar en el transporte de coordenadas para fijar el HM. Sin embargo no señala directamente el método GPS como viable para la determinación de coordenadas UTM, no obstante, es necesario dejar en claro, que los métodos de transporte de coordenadas no señalados en el Código, se aceptarán en casos calificados por el Servicio, para lo cual el Ingeniero o Perito deberá solicitar un método alternativo, amparándose para ello en el artículo antes mencionado. Los artículos 28, 31 y 35 del Reglamento del Código de Minería, son los que regulan directamente el transporte de coordenadas. 2.1 Artículo 28 El ingeniero o perito construirá un hito ligado a vértices de la Red Geodésica Nacional o aprobados por el Servicio, o a hitos que correspondan a pertenencias constituidas con arreglo al Código y al presente Reglamento. El hito quedará ubicado sobre el perímetro de la pertenencia o grupo de pertenencias o dentro del área encerrada por dicho perímetro, y servirá como punto de partida para ejecutar la operación de mensura. El ingeniero o perito relacionará el hito con tres puntos circunvecinos inamovibles y característicos, mediante tres visuales dirigidas a ellos. Cada una de las visuales deberá estar distanciada angularmente de la más próxima, a lo menos, en 30 grados centesimales. Se medirán el ángulo cenital, el ángulo horizontal, la distancia aproximada y el rumbo UTM o azimut UTM de cada visual. Las medidas angulares se expresarán al segundo centesimal y la distancia se medirá en la carta correspondiente del Instituto Geográfico Militar, si ella existiere. 3

4 2.2 Artículo 31 El ingeniero o perito ubicará los vértices del perímetro de la pertenencia o grupo de pertenencias directamente desde el hito, o mediante el apoyo de redes auxiliares que se soporten directamente en vértices de la Red Geodésica Nacional o aprobados por el Servicio o en hitos de aquellos referidos en el artículo 28 de este Reglamento, que correspondan a pertenencias constituidas con arreglo al Código de Minería y a este Reglamento. 2.3 Artículo 35 La ligazón a que se refiere el inciso primero del artículo 28 de este Reglamento, se efectuará mediante métodos de triangulación, de trilateración o de poligonación electrónica, a partir de vértices de 1, 2 o 3 orden de la Red Geodésica Nacional, de vértices catastrales aprobados por el Servicio, o de hitos de aquellos referidos en dicho precepto. Asimismo, en casos calificados previamente por el Servicio, se aceptará que la ligazón se efectúe mediante otros métodos, debiendo en todo caso obtenerse con ellos precisiones equivalentes a lo menos a la del tercer orden geodésico. 3 CARACTERISTICAS DE LOS GEORECEPTORES 3.1 Se aceptarán sólo equipos GPS geodésico, esto es, que efectúen medición de código y fase de la onda portadora, ya sean de frecuencia simple (L1) o de frecuencia doble (L1/L2). 3.2 Precisión Modo Estático Horizontal ± 5 mm + 1 ppm Vertical ± 10 mm + 2ppm Modo Tiempo Real Horizontal ± 1 cm +2 ppm Vertical ± 2 cm +2 ppm 4

5 4 TRABAJO DE TERRENO 4.1 Ligazón de HM y vértices La ligazón del HM y de cualquier vértice de poligonal, triangulación o vértice radiado sólo se realizará a través de pos proceso Para el transporte de coordenadas se deben utilizar vértices de partida, ya sea del IGM o de la red de apoyo Sernageomin. Estos deben provenir de triangulación o de poligonal cerrada. Nunca se deberá partir de puntos radiados con métodos tradicional ó GPS. En todo caso, los vértices que se utilicen deben ser autorizados por el Servicio y estar referidos al Sistema de Referencia oficial para chile, según corresponda a la latitud Para ligar un HM o un vértice que se encuentre a una distancia superior a 25 (veinticinco) kilómetros, sólo se permitirá el uso de equipos de doble frecuencia (L1/L2), además se deben hacer figuras geométricas, tales como, triángulos o polígonos cerrados que permitan comprobar el cierre en posición. Se debe considerar que el tiempo de lectura de los receptores GPS sea común y de 1 (una) hora a lo menos, con 4 (cuatro) satélites como mínimo y un PDOP menor que 6 (seis) e intervalo de grabación de 20 (veinte) segundos como máximo. Aumentando el tiempo de exposición de los equipos, conforme aumente la distancia de los vectores en una proporción de 15 (quince) minutos cada 25 (veinticinco) kilómetros. El error de los vectores medidos no debe exceder de 1: a) Cuando se liguen puntos a más de 25 (veinticinco) kilómetros, se deberá considerar el desplazamiento que se tiene respecto al punto de partida, tomando algún vértice existente en el área como punto de control con las características indicadas en el punto , con el fin de evitar desplazamientos de malla. Si en la zona no existe propiedad minera constituida y/o vértices geodésicos, entonces no se considera lo anterior Para ligar un HM o un vértice que se encuentre a distancias inferiores a 25 (veinticinco) kilómetros, se permite el método de radiación para un solo brazo, considerando un periodo de tiempo común de lectura de los equipos receptores no inferior a 45 (cuarenticinco) minutos para equipos de doble frecuencia y de 90 (noventa) minutos para equipos de frecuencia simple, con a lo menos 4 (cuatro) satélites como mínimo y un PDOP menor que 6 (seis) e intervalo de grabación de 20 (veinte) segundos como máximo. Para distancias menores de 10 (diez) kilómetros, los tiempos de medición se podrán bajar a 25 (veinticinco) minutos para equipos de doble frecuencia y hasta 50 (cincuenta) minutos para equipos de frecuencia simple, con a lo 5

6 menos 4 (cuatro) satélites, un PDOP menor de 6 (seis), intervalo de grabación de 10 (diez) segundos como máximo y precisión del vector 1: , para ambos casos. Se recomienda que de existir más de un HM en una zona ligada desde un mismo vértice de partida, realizar una poligonal pivoteada, de acuerdo al punto 4.1.6, letra a Para ligar un HM o un vértice utilizando como figura un triángulo, existen dos métodos en los cuales se observan las siguientes normas y tolerancias: a) Para el primer método, se debe tener una base con vértices geodésicos (ver punto 4.1.2). Desde cada extremo de la base sé dará coordenadas al HM o vértice a crear, obteniéndose un par de coordenadas para el mismo punto. Si el error de los vectores no excede de 1: y la diferencia de las coordenadas obtenidas cumple con 3 er orden geodésico, el promedio de ambas corresponde a las coordenadas definitivas del vértice creado. b) Para el segundo método, se debe tener una base con vértices geodésicos (ver punto ). Se deben medir en forma independiente los tres vectores involucrados. Si el error en posición de los vectores no excede de 1: respecto de la suma de los lados del triángulo, se deberá realizar un ajuste matemático de los vectores. El modelo es independiente, pero debe ser nombrado en el informe que se envía al Servicio Para ligar un HM ó un vértice utilizando como figura un polígono, se debe tener vértices geodésicos de acuerdo al punto de este documento. a) Si la poligonal es cerrada en el mismo punto de partida (pivoteada), los vértices creados deben quedar dentro de un radio de 25 (veinticinco) kilómetros, respecto al punto de partida y la medición de estos se regirá de acuerdo a la longitud de los lados, es decir, si este es menor que 25 (veinticinco) kilómetros se regirá por el punto y si estos son mayores de 25 (veinticinco) kilómetros se regirán por el punto Si el error de cierre en posición de cada polígono no excede de 3 er orden geodésico, respecto de la suma de los lados medidos en la poligonal, se deberá realizar un ajuste matemático. El modelo es independiente, pero debe ser nombrado en el informe que se envía al Servicio. b) Si la poligonal es de enlace, la medida se realizara de acuerdo a la longitud de los lados, es decir, si este es menor que 25 (veinticinco) kilómetros se regirá por el punto y si estos son mayores de 25 (veinticinco) kilómetros se regirán por el punto Si el error de cierre en posición de cada polígono no excede de 3 er orden geodésico, respecto de la suma de los lados de la poligonal, se deberá realizar 6

7 el ajuste matemático. El modelo es independiente, pero debe ser nombrado en el informe que se envía el Servicio La forma y características del HM, se conservan de acuerdo al artículo 29 del Reglamento del Código de Minería Los vértices o hitos de apoyo que sea necesario construir especialmente para los efectos de la ligazón, se harán de acuerdo al articulo 35, inciso dos del Reglamento del Código de Minería o de acuerdo a las ultimas técnicas utilizadas por el IGM Con equipos de frecuencia simple (L1), no se podrán realizar mediciones a más de 25 (veinticinco) kilómetros Cuando el PDOP se comporta dentro de lo especificado, el tiempo a permanecer ha de ser el prefijado para el tipo de observación. Si el PDOP se comporta fuera de tolerancia, se deberá prolongar la sesión para lograr el tiempo preestablecido con buena lectura. 4.2 Replanteo de linderos vértices Las características de los linderos vértices de la pertenencia o grupo de pertenencias, se construirán de acuerdo al artículo 32 del Reglamento del Código de Minería El replanteo de los linderos vértices puede realizarse con instrumentos tradicionales y cumpliendo con el Reglamento del Código de Minería El replanteo de los linderos vértices de la mensura puede realizarse mediante una acción combinada de GPS e instrumentos tradicionales, creando un vértice auxiliar por el método de pos proceso y posteriormente replantear los linderos con instrumentos tradicionales, de acuerdo al Artículo 31 del Reglamento del Código de Minería El replanteo de los linderos vértices puede realizarse con equipos GPS, en tiempo real que cumplan con las especificaciones de precisión del punto 3.2. En los vértices que no se tenga comunicación se podrá utilizar estaciones auxiliares, dejando en acta y plano las coordenadas de las estaciones auxiliares utilizadas El vértice auxiliar del punto 4.2.3, formará una línea base con el HM y su distancia no podrá ser inferior a 400 (cuatrocientos) metros, salvo en condiciones extremas en que sea imposible ubicar la base a esta distancia. 7

8 5 CARACTERISTICAS DE LA MEDICION El período de permanencia por cada punto, dependerá del método de posicionamiento o la arquitectura del receptor GPS empleado. Sin embargo, deben considerarse las siguientes observaciones: 5.1 Medición en pos proceso Posicionamiento estático con receptores L1, grabar información durante un período de tiempo común de lecturas mínimo de 50 (cincuenta) minutos para líneas de hasta 10 (diez) kilómetros y mínimo de 90 (noventa) minutos para líneas de 10 (diez) a 25 (veinticinco) kilómetros Posicionamiento estático con receptores L1/L2, grabar información durante un período de tiempo común de lecturas: mínimo de 25 (veinticinco) minutos para líneas de hasta 10 (diez) kilómetros, mínimo de 45 (cuarenticinco) minutos para líneas de 10 (diez) a 25 (veinticinco) kilómetros y mínimo de 60 (sesenta) minutos para líneas superiores a 25 (veinticinco) kilómetros, aumentando a razón de 15 (quince) minutos por cada 25 (veinticinco) kilómetros adicionales Rastrear como mínimo 4 (cuatro) satélites comunes para cada estación y registrar datos a horas y tiempos comunes Observar cuando la geometría de los satélites sea buena (PDOP), considerando un PDOP inferior a 6 (seis), SNR mayor que 8 (ocho), un ángulo de elevación de los satélites superior a 15º (quince) sobre el horizonte de la antena y con un intervalo de grabación como máximo 20 (veinte) segundos para líneas mayores de 10 (diez) kilómetros y como máximo de 10 (diez) segundos para líneas menores de 10 (diez) kilómetros. En todos los casos se considera el ó los parámetros que entrega cada software, que garantice un buen resultado La ligazón del HM y de cualquier vértice de triangulación, radiación o poligonación se realizará a través de la metodología de pos proceso. Lo anterior, exige tomar las siguientes precauciones: a) Debido a que el sistema GPS determina las coordenadas en el sistema de referencia WGS 84 y las coordenadas del punto se deben expresar en el sistema de referencia oficial para chile según latitud, se debe realizar la transformación de datum a través del software de pos proceso, utilizando provisoriamente los parámetros NIMA (Agencia Nacional Estadounidense de Imágenes y Mapas). En 8

9 el caso que el IGM o el Sernageomin publiquen los parámetros definitivos para chile, deberán emplearse estos. b) La proyección cartográfica a utilizar es la proyección Universal Transversal Mercator UTM. c) El modelo de ondulación geoidal a utilizar debe ser el EGM96, el cual corresponde a una representación matemática de la superficie geoidal de la tierra. Las alturas ortométricas H (elevaciones) relacionan el geoide con la superficie de la tierra. Estas alturas son conocidas comúnmente como alturas sobre el nivel medio del mar. Las ondulaciones geoidales N, relacionan el geoide con un elipsoide de referencia, de aquí nace una relación básica: Donde: H = h N, H = altura ortométricas N = separación geoidal (del modelo geoidal sí está disponible) h = altura elipsoidal (del GPS) 5.2 Medición en Tiempo Real La estación base debe ser un vértice ó HM de coordenadas conocidas, ó bien de una posición GPS previamente creada, relacionada con el mismo sistema de coordenadas que se está utilizando Para llevar a cabo una medición en tiempo real, se debe disponer de un equipo base y un receptor móvil como mínimo. (Todos deben contener una radio módem, valido para equipos de frecuencia simple L1 y de frecuencia doble L1/L2) Posicionamiento cinemático en tiempo real: de 5 (cinco) a 10 (diez) épocas por punto, en líneas bases menores de 10 (diez) kilómetros Rastrear como mínimo 4 (cuatro) satélites comunes para cada estación Observar cuando la geometría de los satélites sea buena (DOP). Considerando un PDOP inferior a 6 (seis), SNR mayor que 8 (ocho) y un ángulo de elevación de los satélites superior a 15º (quince) sobre el horizonte de la antena Cada sesión debe empezar cuando se tenga un indicador de precisión en tiempo real de acuerdo a lo especificado en el punto 3.2. Se debe mantener la sintonía con los satélites 9

10 mientras se está en movimiento, debido a que una perdida de ésta con los satélites, requiere de una reinicialización Observar líneas bases menores de 10 (diez) kilómetros, debido a efectos ionosféricos Captura de datos simultáneos con intervalos cada 1 (un) segundo, durante un periodo de tiempo común de 5 (cinco) a 10 (diez) épocas por punto replanteado. 6 INFORMACION QUE DEBE ENTREGAR EL PERITO AL SERNAGEOMIN 6.1 Cartera de terreno Características de los equipos Técnicas diferenciales en pos proceso, debe entregar la siguiente información: a) Nombre del proyecto. b) Fecha y hora de operación. c) Intervalos de tiempo de medición. d) Detallar la figura resultante (radiación, polígono o triángulo), en caso de ser figura cerrada indicar los errores de cierre. e) Croquis a escala de la figura. f) Método y criterio adoptado en el ajuste. g) Valores X, Y y Z de los vectores medidos. h) Identificar el o los vértices que servirán de punto de partida, como también los creados, completando una ficha para cada uno, cuyo título sea: Monografía del vértice; indicando el nombre del vértice; las coordenadas UTM y Geográficas de éste, en el sistema de referencia oficial para chile según latitud como también en WGS84 (Ver cuadro 1). 10

11 MONOGRAFIA DEL VERTICE (cuadro 1) VERTICE : PANTRUCA UBICACIÓN CROQUIS DE UBICACIÓN REGION : CUARTA PROVINCIA : ELQUI COMUNA : VICUÑA SIERRA : EL DURAZNO PROYECCION PROYECCION UTM ELIPSOIDE INTERNACIONAL 1924 DATUM LA CANOA 1956 ZONA 19 CARTA IGM INSTRUMENTO ESCALA 1:50000 VICUÑA SECCION D N 62 OPERADOR GPS FECHA MELQUIADES JULIO DEL 2002 COORDENADAS GEOGRAFICAS COORDENADAS UTM PSAD 56 PSAD 56 LATITUD (S) LONGITUD (W) NORTE (m) ESTE (m) CORDENADAS GEOGRAFICAS COORDENADAS UTM WGS 84 WGS 84 LATITUD (S) LONGITUD (W) NORTE (m) ESTE (m) ALTITUD (MSNM) ALTITUD (MSNM) ACCESO : PARTIENDO DESDE LA LIGAZON GEODESICA ESCALA : 1:50000 DESCRIPCION DEL VERTICE 11

12 Dibujar o fotografiar el monumento: describir la forma de éste y los materiales que está construido; describir el acceso en forma clara, dejando como referencia la ciudad o poblado más cercano. Para vértices nuevos, dibujar en un croquis a escala apropiada la ligazón geodésica, indicando el nombre del o los vértices que sirvieron de base. Nombre del Ingeniero responsable. Instrumento utilizado y fecha de la operación. i) Archivos computacionales de mediciones crudas en formato RINEX. j) Cuadro de resumen de procesamiento de las líneas bases en los que se consignen al menos los siguientes datos: i. Coordenadas geográfica de vértices medidos y componentes del vector línea base en WGS84. ii. iii. iv. Parámetros de análisis de resultados. Intervalo y tiempo de procesamiento de la línea base. Cuadro de residuos del procesamiento y continuidad en el registro de información de cada estación. v. Cuadro de coordenadas Geográficas y UTM resultante en el sistema oficial para chile según latitud y sistema de referencia WGS Técnicas diferenciales en tiempo real, se debe entregar la siguiente información: a) Se deberá realizar una descripción clara y precisa, de la forma en que se ubicaron en el terreno los vértices de la pertenencia o grupo de pertenencias, se describirá la forma en que se colocaron los respectivos linderos. Se debe confeccionar una ficha que explique como se realizo la aplicación del tiempo real para cada lindero, señalando para ello la estación base que se utilizo para el replanteo. b) Si en el replanteo se crean vértices auxiliares, estos deben ser determinados por pos proceso y deben cumplir con las exigencias correspondientes. 12

13 6.1.4 Incluir, certificado de coordenadas, emitido por la entidad responsable de la calidad del vértice en uso Adjuntar Acta y Plano de mensura, resumen de visuales y resumen de coordenadas. 6.2 Acta de mensura Coordenadas UTM de los vértices del perímetro de la mensura en el sistema de referencia oficial para chile según latitud El acta de mensura mantiene su formato. En el capítulo operación de mensura pueden ocurrir dos casos: a) Si el replanteo de los linderos se realizo con instrumento tradicional. b) Si el replanteo de los linderos se realiza con GPS en tiempo real, debe confeccionarse un cuadro en donde se relacione el HM con cada uno de los linderos en distancia y azimut UTM. Se hará una descripción clara y precisa de la forma en que se ubicaron en el terreno los vértices de la pertenencia o grupo de pertenencias y se describirá la forma en que se colocaron los respectivos linderos Instrumental utilizado, indicando características de los equipos que se utilizaron Ligazón geodésica del HM. a) Indicar las coordenadas de los vértices de la base y todos los creados para tal efecto. b) Describir el método utilizado en el amarre e indicar el azimut y distancia UTM desde el HM a los vértices de la base. 6.3 Plano de mensura Ligazón a la red geodésica a) En este cuadro se debe dibujar a escala los vértices empleados y el HM. b) Indicar el azimut y distancias UTM desde el HM a los vértices de la base. 13

14 6.3.2 Cuadro de coordenadas y alturas en el sistema de referencia oficial para chile según corresponda a latitud. a) Indicar las coordenadas UTM, geográficas y alturas en metros de todos los vértices empleados en la ligazón geodésica y las del HM. VOC/ABB 14