carlos soler garcía. curso 2005 / 06

1Carlos Soler García. Curso 2005 / 06

“SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL (GPS). APLICACIONES A LA INGENIERÍA CIVIL, TOPOGRAFÍA,

CARTOGRAFÍA Y FOTOGRAMETRÍA”

MODULO 3

Tema 1

Aplicaciones del sistema

GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos

Puntos de apoyo a un vuelo fotogramétrico

Topografía en un proyecto de ingeniería




En los levantamientos de zonas rústicas sin arbolado es donde el

la técnica de GPS, en su modalidad de tiempo real, da un

inmejorable rendimiento. No así en zonas urbanas cerradas o zonas

arboladas.

La metodología de trabajo depende de la superficie de la zona y

del sistema de coordenadas en el que se confeccione la cartografía.

Si el alcance del radio-modem del receptor fijo, estacionado

en la zona mas propicia, da cobertura al receptor móvil en toda

la zona del levantamiento, no será necesario realizar otro

estacionamiento.

Receptor fijo

MODULO 3

Tema 1


GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos






El alcance del radio-modem desde una única posición no da

cobertura para realizar todo el levantamiento. Esto obligaría a

realizar una red de estaciones donde ubicar el receptor fijo

para dar cobertura, en diferentes fases a los receptores

móviles.

Receptor fijo

Receptor fijo

Receptor fijoReceptor fijo

MODULO 3

Tema 1


GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos






Levantamiento en el sistema de referencia oficial (ED50)

Con independencia del número de estaciones fijas que se

tengan que situar, será necesario enlazar con los vértices del

sistema oficial de coordenadas, y poder realizar una

transformación 3D. Dependiendo de la proximidad de un vértice

de la RE.GE.N.T.E. tendremos dos métodos de enlace.

MODULO 3

Tema 1


GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos






Levantamiento en el sistema de referencia oficial (ED50)

En las inmediaciones del levantamiento no existe ningún

vértice RE.GE.N.T.E.

ROI-3

Receptor fijo

ROI-4

ROI-2

ROI-1

MODULO 3

Tema 1


GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos






Levantamiento en el sistema de referencia ED50

En las inmediaciones de la zona del levantamiento si hay un

vértice RE.GE.N.T.E.

Receptor fijo

Receptor fijo

Receptor fijoReceptor fijo

REGENTE 1

REGENTE 2

REGENTE 4

REGENTE 3

MODULO 3

Tema 1


GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos






Montaje de los receptores de para trabajar en tiempo real.

MODULO 3

Tema 1


GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos






Con los receptores móviles se tomarán los elementos

representables a la escala del levantamiento en planimetría y las

líneas de cambio de pendiente como elementos estructurales de la

altimetría.

La toma de datos puede ser mediante codificación manual o digital.

MODULO 3

Tema 1


GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos






MODULO 3

Tema 1


GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos



Los levantamientos urbanos suelen realizarse mediante técnicas

mixtas, GPS y estación total.

En el caso de que la utilización del instrumental GPS en tiempo

real no sea posible, bien por arbolado, bien por la poca anchura de

las vías públicas, es muy importante el empleo de este instrumento

para agilizar el trabajo y aumentar la calidad y precisión, mediante

técnicas de estático rápido.

Para la instalación de una red de bases desde donde poder radiar

los detalles objeto del levantamiento es necesario el empleo de

técnicas mixtas.




MODULO 3

Tema 1


GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos



Vértices del sistema del referencia oficial.

Vértices observados con GPS




MODULO 3

Tema 1


GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos



Vértices observados con GPS

Vértices observados con estación total




MODULO 3

Tema 1


GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos



El proceso de cálculo será el siguiente:

Cálculo y ajuste de las observaciones GPS en el sistema de

referencia WGS84

Obtención de los parámetros de transformación entre

WGS84 y sistema de la cartografía.

Aplicación de los parámetros de transformación a la red de

referencia instalada.

Cálculo de los vértices observados mediante técnicas de

topografía convencional.

Cálculo de las radiaciones realizadas desde las estaciones de

las poligonales.




La batimetría es la ciencia que mide las profundidades marinas

para determinar la topografía del fondo del mar.

También se realizan batometrías de masas de aguas

continentales, tales como ríos, embalses, lagos,…

Una Carta

batimétrica es un

mapa que representa

la forma del fondo de

un cuerpo de agua,

normalmente por

medio de líneas de

profundidad, llamadas

isobatas.

MODULO 3

Tema 1


GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos






Con anterioridad de la aparición del GPS, o mas concretamente, las

observaciones en tiempo real, la realización de batimetrías era una

trabajo lento y complicado.

Establecimiento de las cabeceras de perfil, en tierra.

Observación de las cabeceras de perfil.

Embarcación provista de prisma sobre la ecosonda.

MODULO 3

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GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos






Alineación de la embarcación con la estación de tierra.

Sincronización de las tomas de datos.

Cálculo de las coordenadas de cada perfil.

MODULO 3

Tema 1


GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos






En la actualidad la forma de realizar levantamientos batimétricos se

apoya en la determinación de la posición de la ecosonda mediante

GPS, trabajando en tiempo real.

MODULO 3

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GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos






El ordenador, con el que esta dotada la embarcación, obtiene cada

0,2 segundos el posicionamiento en X-Y-Z (con precisión de 1ó 2

cm.), así como la profundidad respecto a la antena G.P.S. con

precisión de 1 cm., de este modo se visualizan en pantalla

gráficamente.

Dos receptores GPS con radio-modem y Sonda Hidrográfica

generalmente monohaz.

El ordenador posee la cartografía donde están ubicadas las líneas

de navegación como referencia para los

perfiles que deseamos observar.

La posición de la embarcación (con un refresco en la posición de

0.2 segundos) con respecto a las líneas de navegación creadas como

referencias.

MODULO 3

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GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos






Todos los puntos que se van grabando describiendo así las líneas

de navegación resultantes con los datos definitivos (E,N,-H). De

este modo se obtiene un registro digital de puntos con

coordenadas y profundidad.

Después se procesa con un software de modelos digitales del

terreno, para generar las curvas batimétricas o cualquier otra

representación del relieve.

Este sistema combinado, entre la sonda instalada en la

embarcación y la pareja de GPS colocados uno en tierra y el otro en

la embarcación, permite la instalación inmediata del equipo

batimétrico.

MODULO 3

Tema 1


GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos






MODULO 3

Tema 1


GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos






MODULO 3

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GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos



Las ecosondas se basan en la medida del tiempo que tarda una

onda acústica en recorrer la distancia entre el punto de partida y el

fondo del mar donde se refleja, y su retorno al punto inicial. La

emisión y recepción acústica se realiza generalmente a través de

un transductor que convierte las variaciones mecánicas en pulsos

eléctricos.

Los ecosondas pueden ser básicamente de dos tipos multihaz o

monohaz

Los transductores de la ecosonda multihaz están localizados en

una barquilla situada en el casco del barco, y los haces se emiten

orientados verticalmente hacia el fondo




MODULO 3

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GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos



Las ecosondas monohaz tienen un transductor que genera un

solo pulso acústico que viaja hasta el fondo, produciendo un eco

que regresa al sensor, el cual mide el tiempo de respuesta. Con la

velocidad de sonido de la columna de agua y el tiempo empleado

en regresar la señal, se puede conocer la distancia, en este caso

profundidad.




MODULO 3

Tema 1


GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Urbanos

• Rústicos

• Batimétricos



Registro puntual de ecosonda monohaz

Modelo digital del terreno

Perfiles del fondo




MODULO 3

Tema 1


GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos



Cartografía con curvas de nivel Cartografía con tintas hipsométricas




MODULO 3

Tema 1


GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos



Nuevas tecnologías en la obtención de batimetrías




MODULO 3

Tema 1


GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos



El sistema mide 1000 puntos de profundidad del agua por

segundo y 10.000 puntos de elevación del terreno de costa por

segundo. Para poder referenciar correctamente el punto que

se ha medido, se utiliza la combinación de dos técnicas

diferentes:

INS (Sistema de Navegación Inercial): permite medir la

orientación exacta del sensor. Este sistema mide los

ángulos con una precisión de 0.001 grados, lo que permite

compensar los movimientos bruscos que sufre el sensor a

bordo del avión, pudiendo calcular en cada momento las

coordenadas exactas del punto que estamos midiendo en

el terreno.




MODULO 3

Tema 1


GPS en Topografía

Cartografía urbana

Levantamiento

• Rústicos

• Urbanos

• Batimétricos



GPS diferencial para poder medir la posición exacta

del sensor. El LIDAR aerotransportado para batimetría

transmite dos longitudes de onda: una en el infrarrojo y

otra en el rango del verde.

Superficie del agua: La onda infrarroja se absorbe

rápidamente y permite medir la superficie del agua.

Fondo marino: La banda verde es la que permite

una mayor penetración en el agua, llegando a

profundidades de hasta 70m.

Terreno: El sistema se completa con un modo de

funcionamiento topográfico que permite medir la

superficie terrestre al mismo tiempo.

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