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Levantamiento con instrumentación GPS
Metodologías, configuraciones, técnicas y procesos de trabajo en los levantamientos con instrumentación GNSS.

Se describen a continuación algunos de los tipos de GPS, montajes y configuraciones pueden tener, si bien al ser una tecnología en continua evolución es posible que existan otros.

 Las explicaciones se realizan con el simulador de GPS, esta herramienta tiene todas las opciones de un instrumento GPS, con la única limitación que no es posible registrar observaciones. En el caso que pueda disponer de un sensor, también puede realizar las prácticas que se van a ir planteando.

Contenido:

Instrumentos y montajes ►

Puesta en estación ►

Estático Rápido. Configuración y observación ►

RTK FIJO. Configuración y observación ►

RTK MÓVIL. Configuración y observación ►

Instrumentos y montajes

 Estos contenidos están descritos en | Itinerario | I. Representando la realidad | 0. Las aplicaciones y sus configuraciones | Montaje y configuración de los instrumentos ►.

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Puesta en estación

En una observación GPS hay que tener en cuenta todos los condicionantes que pueden producir una observación errónea o incluso el no poder observar.

Si bien un punto de un levantamiento puede adolecer de no estar observado en las condiciones más idóneas, siempre siendo conscientes de qué se está haciendo y para qué se va a utilizar el punto levantado, en el receptor en una observación estático o el que sirve de FIJO, debe intentar que las condiciones de observación cumplan como mínimo los siguientes condicionantes:

● Lugar con horizonte despejado.

● Libre de interferencias electromagnéticas.

● Lugar protegido de robos o vigilado.

● Asegurado mediante la carga de pesos si es necesario para evitar que ráfagas de viento lo pueda mover o volcar.

● Si es una base o punto singular:

○ Señalizado adecuadamente.

○ Visibilidad entre los puntos observados por si hay que trabajar con estación total.

 Que un punto haya sido observado si este no ha sido realizado en las condiciones normales de observación, la calidad que registra el sensor puede no ser cierta. Por ejemplo si accedemos rápidamente debajo de un árbol para tomar la posición del tronco antes de que pierda cobertura, la precisión del punto levantado seguramente no será la real. El equipo ha podido mantener las ambigüedades para observar el punto, pero como realmente no tenía el seguimiento de los satélites al estar interrumpidos por las hojas de árbol, es probable que se haya invitado la posición.

 Los equipos más nuevos permiten hacer observaciones en lugares poco recomendables como debajo de arbolado poco frondoso o con obstáculos, debido a que tienen implementados nuevos algoritmos y al recibir más satélites de los diferentes GNSS.

De los equipos siempre habrá que comprobar:

● Nivel de las baterías. Es posible conectarle una batería externa de larga duración.

● Capacidad de la memoria.

● Conexión del dispositivo de comunicación en el puerto establecido en la configuración, con un rango de frecuencias compatibles con las Radios de los Móviles, en el caso de utilizar radio-módem.

Otro condicionante a tener en cuenta, es el tipo de montaje que se va a realizar, asegurándonos que se dispone de todo el equipo necesario y el sensor está configurado adecuadamente. Según el tipo de estacionamiento, hay que tener en cuenta:

● Sobre Trípode

○ Nivelación de la basada con el nivel esférico.

○ Centrado de la plomada óptica sobre el punto.

○ En caso de utilizar el gancho de alturas, en la configuración de la antena pondremos una que tenga Trípode, para que aplique lo 0,36 m de la constante del gancho.

○ Con inclemencias meteorológicas se puede guardar el Receptor (según el tipo de instrumento) en la caja dejando una abertura para que salga el cable de la Antena GPS, y mediante otro cable alargador sujetar la antena de la Radio en un lugar elevado, como la parte superior del trípode.

● Sobre Pilar

○ Nivelación de la basada con el nivel esférico.

○ Centrado de la plomada óptica sobre el punto.

○ Uso de una basada pesada con centrado forzoso que haga pasar el centro de la basada nivelante por el punto marcado sobre éste.

○ No es posible el uso de un gancho de alturas, por tanto no seleccionaremos en la configuración de la antena una que tenga Trípode, pondremos la de pilar.

○ Con inclemencias meteorológicas, se puede guardar el Receptor (según el tipo de instrumento) en la caja dejando una abertura para que salga el cable de la Antena GPS, y mediante otro cable alargador sujetar la antena de la Radio en un lugar elevado.

● Sobre Bastón

○ Nivelación del nivel esférico.

○ Dispositivo de sujeción del jalón, como un trípode de pinzas o similar.

○ Configuración de la antena como Bastón o Pilar.

○ El Receptor (según el tipo d einstrumento) o el terminal se deja en la mochila, saliendo los cables de la Antena GPS, de la controladora y de la antena de la Radio en un lugar elevado. En el caso de hacer mucho calor, se puede dejar la mochila abierta para que ventile.

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Estático Rápido. Configuración y observación

Antes de ir al campo es necesario hacer la planificación de la observación, de esta forma se evitarán realizar trabajos erróneos, el uso innecesario de los receptores, volver al campo, etc., evitando el coste que esto puede suponer. Para ver cómo planificar una observación accedemos al apartado | Itinerario | I. Representando la realidad | 5. El apoyo de la geomática | Planificación para implementar las referencias ►.

Configuración

A continuación se va a dar las pautas de cómo debe estar configurado el instrumento para realizar una observación Estático, no obstante los instrumentos son personalizables y el usuario puede realizar las variaciones que considere oportunas.

 La configuración de los receptores se puede tener hecha antes de ir al campo y posteriormente una vez estacionado el instrumento solo tendríamos que repasarla para adaptarla a las características concretas del lugar donde se vaya a realizar la observación, como puede ser el tipo de estacionamientos (trípode, pilar, bastón, etc.).

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Observación

Se va a realizar una simulación de la puesta en estación de un sensor, realizando la observación en Estático Rápido.

 Para seguir las explicaciones es recomendable tener instalado los simuladores o utilizar un sensor GNSS en el caso de disponer de él.

La experiencia nos ha demostrado que los trabajos de Gabinete se incrementan exponencialmente si en el las observaciones de campo no se sigue una planificación y los datos no se registran de forma correcta. Esta explicación puede resultar muy alarmista, pero hay que recordar que las condiciones de observación no siempre son las deseables debido a las inclemencias del tiempo, dificultad de acceso al punto a levantar, ruido por tráfico rodado, inexperiencia del operador, etc. Para evitar que en Gabinete se pierda tiempo en investigar ¿qué se ha hecho en Campo? hemos realizado el siguiente documento (en la era digital volvemos a utilizar el papel) que mediante unos datos básicos el operador instrumentista mientras hace la observación tendrá tiempo de rellenar los campos, siendo estos datos una valiosa información para realizar posteriormente los cálculos en Gabinete, sobre todo si el técnico encargado del cálculo no es el que realizó la observación.

 Pincha sobre el icono para descargar el archivo de estadillo para el control de observaciones.

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RTK FIJO. Configuración y observación

Configuración RTK FIJO

En el uso del GPS la configuración más común es trabajar con un equipo Fijo que sirva correcciones a uno o a varios equipos Móviles, empleando como dispositivos de comunicación:

● Radios-módem. Es el más común y es el que vamos a hacer en la simulación.

● Teléfono móvil por GSM. Tiene el inconveniente que solo se puede conectar un Móvil, puesto que éste cuando llama el Fijo descuelga automáticamente y queda la línea ocupada, imposibilitando la conexión de más Móviles, además el coste es mayor al tener que pagar la llamada que suelen ser de muchas horas. Tiene la ventaja que el alcance es mayor, siempre que exista cobertura de teléfono.

● Teléfono móvil por GPRS. Está siendo muy utilizado en obras lineales. El fijo vuelca los datos crudos en internet y los móviles a través de conexiones a internet por telefonía móvil descargan los datos del Fijo. La ventaja es que no dependen del alcance de la radio, pero dependen de que exista cobertura de GPRS en toda la zona de trabajo, el coste de la conexión de datos y de la precisión en función de la línea base Fijo-Móvil.

 La configuración de los receptores se puede tener hecha antes de ir al campo y posteriormente una vez estacionado el instrumento solo tendríamos que repasarla para adaptarla a las características concretas del lugar donde se vaya a realizar la observación, como puede ser el tipo de estacionamientos (trípode, pilar, bastón, etc.).

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Configuración RTK MIXTA RADIO

Es recomendable este tipo de configuración, porque mientras estamos trabajando en RTK con el Móvil, el Fijo está registrando datos en Estático, siendo de gran utilidad por ejemplo para enlazar con el sistema geodésico de referencia apoyándose en las Estaciones de Referencia GNSS, tal y como se ha descrito en el apartado anterior | Itinerario | I. Representando la realidad | 5. El apoyo de la geomática | Enlace geodésico ►.

Al igual que la configuración anterior RTK FIJO, la comunicación Fijo-Móvil puede ser por Radios-módem, Teléfono móvil por GSM o Teléfono móvil por GPRS.

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Observación

Uno de los requisitos en la puesta en observación de un FIJO GPS, son las coordenadas que se tienen que establecer. Como se ha comentado en el apartado anterior apartado | Itinerario | I. Representando la realidad | 5. El apoyo de la geomática | Fundamentos básicos de la topográfica Instrumentación y metodología | Medición GPS ►, el posicionamiento diferencial mediante correcciones es una metodología de observación que puede llegar a arrojar precisiones en torno al centímetro, siempre respecto a unas coordenadas WGS84_i fijas para cada zona de trabajo. Dichas coordenadas se fijarán mediante:

● POSAC, AQUÍ, INICAR BASE, etc. o Posición aproximada. A partir del posicionamiento mediante código autónomo que realizada el receptor con una precisión de 1 a 5 m, se establece como coordenadas fijas las de un instante cualquiera de la observación, por ejemplo mediante la opción POSAC (equipos Leica), o mediante una media de posiciones de toda la observación denominado SSPP o Single Point (aplicación Leica Geo Office). Estas coordenadas fijadas serán muy próximas al sistema geodésico de referencia WGS84 del sistema GPS y las denominaremos WGS84_i.

● Coordenadas WGS84_i procedentes de otra observación. Si el receptor FIJO se estaciona en un punto observado previamente por posicionamiento diferencial mediante correcciones respecto a otro FIJO, es decir, que sus coordenadas WGS84_i son conocidas, éstas serán las que se fijarán en el receptor. Si en el momento de la observación no tenemos disponible las coordenadas fijadas del punto a estacionar, se le pueden asignar unas coordenadas provisionales mediante Posición aproximada, obteniendo para esa estación y para los puntos radiados unas coordenadas en WGS84_ii, siendo necesario posteriormente en gabinete cambiarlas al sistema WGS84_i fijado de la zona.

● Conocidas de un sistema geodésico de referencia compatible con el WGS84. Para facilitar las observaciones GPS, se han creado sistemas geodésicos de referencia compatibles con el sistema WGS84, en el caso de Europa es el sistema ETRS89, implantado como sistema geodésico de referencia oficial en España desde julio de 2007. Si el receptor lo estacionemos sobre un vértice ROI o REGENTE, de coordenadas conocidas (φ,λ,h)_ETRS89, éstas se las introduciremos al FIJO como (φ,λ,h)_WGS84i fijas para la observación.

 En cualquier observación realizada con receptores GNSS, se obtendrán coordenadas más o menos precisas según el método utilizado en el sistema geodésico de referencia WGS84_i, siendo necesario la aplicación de un Sistema de Coordenadas para obtener las coordenadas en el sistema LOCAL, que podrán ser cualquiera de las requeridas.

● Coordenadas LOCALES de la estación. Si se estaciona el receptor FIJO sobre un punto de coordenadas LOCALES conocidas y se le asigna el sistema de coordenadas establecido para la zona, el receptor a partir de las coordenadas LOCALES y aplicando el sistema de coordenadas, obtiene las WGS84_i que aplicará en la observación.

 Esta práctica ha sido utilizada de forma errónea sin aplicar el sistema de coordenadas idóneo para la zona de trabajo (calculado o porque era de aplicación un sistema oficial), puesto que el GPS a partir de las coordenadas LOCALES obtenía unas WGS84_i próximas 100 m a las WGS84 del lugar, permitiendo trabajar. No obstante si las coordenadas LOCALES del lugar estaban orientadas al norte de la proyección, podría dar la sensación que no se producían errores, pero en la observación no se tenía controlado ni la orientación, ni la escala obtenida en las coordenadas locales.

● Mediante la radiación de puntos de coordenadas LOCALES o WGS84_i conocidas. Se estaciona el receptor FIJO sobre cualquier punto y se inicia su observación como se ha descrito en el primer punto, es decir mediante Posición aproximada, estableciendo unas WGS84_ii. Se enciende el MÓVIL y se observan una o más bases de coordenadas conocidas (si son LOCALES será preciso disponer del sistema de coordenadas del lugar para que obtenga las WGS84_i de cada base observada). El receptor MÓVIL calcula para cada punto los incrementos (X,Y,X)_WGS84, obteniendo unos incrementos medios (muestra residuos si se miden más de una base conocida). A partir de ese momento cualquier punto medido con el MÓVIL se obtiene de la observación las WGS84_ii, sumando los incrementos (X,Y,X)_WGS84, registra las coordenadas WGS84_i que corresponden al lugar.

 Esta herramienta es muy útil, puesto que el FIJO no tiene que situarse sobre un punto de coordenadas conocido, pudiendo situarse en lugar más idóneo, como en un sitio más elevado, despejado y vigilado. Como caso práctico, podemos tener la antena del FIJO fijada sobre el techo del vehículo y el receptor dentro de este; una vez se haya llegado a la zona de observación, se inmoviliza el vehículo, se inicia el FIJO y con el MÓVIL pasando por bases de coordenadas conocidas, se puede empezar a observar.

a continuación se va a realizar en el vídeo una simulación de la puesta en estación de un sensor como FIJO RTK.

 Para seguir las explicaciones es recomendable tener instalado los simuladores o utilizar un sensor GNSS en el caso de disponer de él.

La experiencia nos ha demostrado que los trabajos de Gabinete se incrementan exponencialmente, si en el las observaciones de campo no se sigue una planificación y los datos no se registran de forma correcta. Esta explicación puede resultar muy alarmista, pero hay que recordar que las condiciones de observación no siempre son las deseables, debido a las inclemencias del tiempo, dificultad de acceso al punto a levantar, ruido por tráfico rodado, inexperiencia del operador, etc. Para evitar que en Gabinete se pierda tiempo en investigar ¿qué se ha hecho en Campo? hemos realizado el siguiente documento (en la era digital volvemos a utilizar el papel) que mediante unos datos básicos, el operador instrumentista mientras hace la observación tendrá tiempo de rellenar los campos, siendo estos una valiosa información para realizar posteriormente los cálculos en Gabinete, sobre todo si el técnico encargado del cálculo no es el que realizó la observación.

 El archivo de estadillo para el control de observaciones que se puede descargar a continuación es el mismo que sea facilitado anteriormente en este documento.

 Pincha sobre el icono para descargar el archivo de estadillo para el control de observaciones.

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RTK MÓVIL. Configuración y observación

Configuración

Se va a realizar una configuración con Radio-módem, conectado a un Fijo y una configuración con conexión a las estaciones de referencia GNSS. Al igual que la configuración anterior RTK FIJO, la comunicación Fijo-Móvil puede ser por Radios-módem, Teléfono móvil por GSM o Teléfono móvil por GPRS.

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Observación

Se va a realizar una simulación de la observación de bases y puntos en modo RTK, siendo necesario antes de cualquier observación haber realizado la planificación de las observaciones de campo, analizando las condiciones de observación (obstáculos, interferencias, etc.), instrumental que va a ser necesario, si hay que hacer enlace con algún sistema geodésico, alcance de la radio, etc.

 Para seguir las explicaciones es recomendable tener instalado los simuladores o utilizar un sensor GNSS en el caso de disponer de él.

La experiencia nos ha demostrado que los trabajos de Gabinete se incrementan exponencialmente, si en el las observaciones de campo no se sigue una planificación y los datos no se registran de forma correcta. Esta explicación puede resultar muy alarmista, pero hay que recordar que las condiciones de observación no siempre son las deseables, debido a las inclemencias del tiempo, dificultad de acceso al punto a levantar, ruido por tráfico rodado, inexperiencia del operador, etc. Para evitar que en Gabinete se pierda tiempo en investigar ¿qué se ha hecho en Campo? hemos realizado el siguiente documento (en la era digital volvemos a utilizar el papel) que mediante unos datos básicos, el operador instrumentista mientras hace la observación tendrá tiempo de rellenar los campos, siendo estos una valiosa información para realizar posteriormente los cálculos en Gabinete, sobre todo si el técnico encargado del cálculo no es el que realizó la observación.

 El archivo de estadillo para el control de observaciones que se puede descargar a continuación es el mismo que sea facilitado anteriormente en este documento.

 Pincha sobre el icono para descargar el archivo de estadillo para el control de observaciones.

● Levantamiento de bases

Las bases deberían estar señalizadas en lugares con horizonte despejado y libre de interferencias electromagnéticas. No obstante cualquier problema quedará reflejado al dejar de tener calidad.

Comprobaciones previas:

○ Nivel de las baterías.

○ Capacidad de la memoria.

○ Conexión del dispositivo de comunicación en el puerto establecido en la configuración, con un rango de frecuencias compatibles con la Radio del Fijo.

○ Recepción de las correcciones del Fijo.

○ Al realizar la observación hay que calar el nivel esférico en el momento de la ocupación.

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● Levantamiento puntos de detalle

Al realizar la observación hay que calar el nivel esférico en el momento de la ocupación.

Como la mayoría de los datos levantados serán tratados con algún programa que permite el auto-croquis, será necesario dedicar tiempo a crear una base de datos de Códigos que permita la identificación de los elementos que normalmente vamos a encontrar en nuestros trabajos y prepararlos para que sean importables por los programas de procesado.

La operativa en campo para levantamientos con códigos está descrito en el apartado anterior | I. Representando la realidad | 5. El apoyo de la geomática | Levantamiento | Levantamiento con códigos ▲

No obstante en los receptores podemos cargar diferentes tipos de exportadores, entre otros en DXF, generando automáticamente el plano. Siempre será necesario crear o seleccionar un sistema de coordenadas para que la exportación esté en un sistema LOCAL, puesto que nuestra observación está en el sistema geodésico de Referencia WGS84_i.

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