Agrim. Mariano Müller Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas

Presentación del tema: "Agrim. Mariano Müller Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas"— Transcripción de la presentación:

1 GESA: Productos y servicios derivados de la Red Nacional de Estaciones GPS Permanentes
Agrim. Mariano Müller Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas Universidad Nacional de La Plata

2 Índice Grupo GESA (Georreferenciación Satelitaria)
Estaciones Permanentes, nuestra experiencia Aportes al marco de referencia argentino Posicionamiento a muy bajo costo Mapas ionosféricos para el posicionamiento puntual y diferencial

3 ¿Quiénes somos? M. Müller Candidato a la Maestría en Geomática
L. Fernández Dr en Astronomía Investigador A. Meza Dra. en Astronomía Profesor Adjunto M. Gende Dr en Geofísica Investigador C. Brunini Dr. en Astronomía Prof. Titular Director de GESA M. P. Natali Candidata al doctorado en Astronomía V. Mackern Dr Ingeniero Agrimensor Investigador Post-doctoral L. A. Araoz Candidato a la Maestría en Informática J. Moirano Dr. en Geofísica Investigador J. C. Uzandivaras Ing. Geodesta Geofísico Profesor Titular G. Noguera Candidato a la Maestría en Geomática F. Azpilicueta Candidato del doctorado de Astronomía E. Gularte Candidata al doctorado en Astronomía

4 Georeferenciación Satelital
Profesión 1 Ing. Geodesta 2 Agrimensores (haciendo un Master en geomática) 1 Dr. en Agrimensura 3 Dr. en Astronomía 2 Dr. en Geofísica 3 Lic. Astronomía (a meses de ser Dr.) 1 Ing. en Sistemas (haciendo un Master en Informática) Ocupación 2 Prof. Titulares con DE 1 Prof. Adjunto con DE 2 Jefes de TP con DE 2 Ayudantes con DS 5 Becarios (UNLP, CONICET, AGENCIA) 4 Miembros de la Carrera del Investigador del CONICET

5 Algunos vínculos actuales y activos
Instituto Geodésico Alemán (Munich, Alemania) Centro Internacional de Física Teórica (Trieste, Italia) Universidad Complutense (Madrid, España) Universidad de Colorado (EE.UU.) Observatorio de Arecibo (Puerto Rico) Instituto de Electromagnetismo (Florencia, Italia) Universidad de Concepción (Chile) Instituto Geográfico Militar CRICYT (Mendoza) Catastro de Chubut Universidad del Sur (Bahía Blanca) Universidad Nacional de Rosario Servicio Hidrográfico Naval (Bs. As. y Puerto Deseado) Universidad Tecnológica (Tucumán) CASLEO (San Juan) UBA

6 Estaciones Permanentes Pasado, presente y futuro
EP instaladas Presente Soluciones para automatizar la toma de datos Futuro Mejorar las estaciones Obtención de datos a “cuasi tiempo real” Achicar el intervalo de muestreo

7 MPLA Instalada el: 12/06/02 Atendida por: Gustavo Cano (INIDEP)
Receptor: LEICA MC1000 Antena: LEICA AT504 Chocke Ring/Radome

8 MPLA Eficiencia durante 2005: 176/254 ~ 70%
Retardo en la disponibilidad: 26 días Mejoras para el futuro: -Bajada automática de datos -Subida automática de datos al servidor

9 VBCA Instalala el: 12-14/12/98 Atendida por: Claudia Bel (UNS)
Receptor: LEICA SR9500 Antena: LEICA AT303 Chocke Ring

10 VBCA Eficiencia durante 2005: 340/365 ~ 93%
Retardo en la disponibilidad: 4 días Mejoras para el futuro: -conexión a internet

11 RWSN Instalala el: 12/11/99 Atendida por: Marcos Orellano (DGCeIT)
Receptor: ASHTECH UZ-12 Antena: ASHTECH Chocke Ring

12 RWSN Eficiencia durante 2005: 270/365 ~ 74%
Retardo en la disponibilidad: 16 días Mejoras para el futuro: -subida automática de datos al servidor

13 PDES Instalala el: 04/05/05 Atendida por: Ctan. Daniel Storti (SHN)
Receptor: LEICA500 Antena: LEICA AT504 Chocke Ring/Radome

14 PDES Eficiencia durante 2005: 226/241 ~ 94%
Retardo en la disponibilidad: 17 días Mejoras para el futuro: -bajada automática de datos -conexión a internet -subida automática de datos al servidor

15 CORR (DC-SIT) Instalala el: 30/05/05
Atendida por: Agrim. Juan Antonio Bazante y Lic. Cesar Gerardo Kobluk (DC-SIT) Receptor: LEICA SR299 Antena: LEICA Internal

16 CORR (DC-SIT) Eficiencia durante 2005: 107/215 ~ 50%
Retardo en la disponibilidad: 2 días

17 Trabajo en desarrollo Soluciones para automatizar: La bajada de datos
El envío y recepción de los mismos El control de calidad de las observaciones La disposición de las observaciones en el formato adecuado

18 Materialización del Marco de Referencia a través de la Red Nacional de Estaciones
María Paula Natali, Mariano Müller Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas Universidad Nacional de La Plata

19 Red Nacional de Estaciones GPS Permanentes
7 Estaciones Globales IGS: AUTF, CFAG, CORD, LPGS, RIOG, TUCU, UNSA 7 Estaciones Regionales IGS (RNAAC DGFI SIR): IGM1, MPLA, MZAC, PDES, RWSN, UNRO, VBCA Estaciones futuras: LFLA (La Florida, San Luis), MECO (Mercedes, Corrientes)

20 Actividades Control de la disponibilidad de datos (retardo en la carga al servidor) Estado de los datos Contacto con los responsables de cada estación Procesamiento de los datos para generar productos

21 Cómo obtener el dato de una EP? Direcciones de Interés
Servidor IGM (Oficial): Servidor IGS (Internacional): ftp://cddisa.gsfc.nasa.gov/pub/gps/gpsdata Servidor de la Universidad Nacional de Rosario (UNRO) Servidor Corrientes (CORR): ftp:// Servidor de la Universidad Nacional de Córdoba (UCOR) Servidor de la Universidad Nacional del Sur (VBCA)

22 Servidor IGM

23 Retardo en la carga al servidor (2005) período Junio - Diciembre

24 Estado de los datos Información del Header (metadato)
Nombre de la Estación Fecha de medición Tipo de antena Altura de la antena Datos propiamente dichos (cuerpo del RINEX) Falta de mediciones en algunas de las fases Pocas épocas

25 Estado de los datos

26 Pasos del Procesamiento
Bajada de datos del servidor IGM (o alternativo) Tratamiento previo de los datos (descompresión, deshatanaka, edición, etc.) Pre-Procesamiento (saltos de ciclo, outliers, etc.) Procesamiento: cálculo de vectores, soluciones libres (diarias y semanales) Evaluación de la calidad interna de las soluciones (repetitividad) Ajuste de la red al marco de referencia

27 Características del Procesamiento
El procesamiento se llevó a cabo utilizando el Bernese GPS Software V5.0 (Programa Científico): Intervalo de muestreo de 30 segundos para las soluciones diarias. Se utilizan los productos finales del IGS: efemérides precisas, parámetros de rotación de la Tierra y variaciones a los centros de fase de las antenas. El efecto troposférico es modelado y se estiman correcciones a los parámetros troposféricos cada 2 horas. Las ambigüedades se estiman en forma entera, usando la estrategia QIF. La máscara de elevación es de 10º. El marco de referencia utilizado es SSC(DGFI)04P01 (ITRF) que es introducido a través de las estaciones LPGS, RIOG y SANT

28 Procesamiento Cálculo de vectores (diarios)
Cálculo de la red libre diaria Combinación de las soluciones diarias de la red (red libre semanal)

29 Productos del Procesamiento
Soluciones libres semanales Soluciones ajustadas a un marco de referencia Coordenadas y Velocidades

30 Repetitividad diaria Estación IGM (IGM1) Norte Este Altura

31 Repetitividad diaria Estación Salta (UNSA) Norte Este Altura

32 Repetitividad diaria Estación Mar del Plata (MPLA) Norte Este Altura

33 Variación temporal de coordenadas
Estación Rawson (RWSN)

34 Variación temporal de coordenadas
Estación IGM1 (IGM)

35 Noticias de la Red de EP´s Publicaciones Periódicas CPLat

36 Conclusiones El centro de Procesamiento de La Plata (CPlat) está realizando sus tareas en forma continua desde Septiembre de 2004, utilizando el software Bernese V5.0 produciendo los siguientes resultados: Informe periódico del estado de la Red de Estaciones GPS Permanentes Obtención de soluciones “libres” semanales Análisis de las soluciones semanales (Repetitividad) Combinación de las soluciones semanales y ajuste de las coordenadas al marco de referencia ITRF y SSC(DGFI)04P01, mediante las estaciones fiduciales (coordenadas muy precisas) Obtención de series de coordenadas para las EP´s de la Red Nacional Contribución a la materialización de SIRGAS e ITRF, a través del envío de las soluciones libres semanales al centro de procesamiento regional DGFI

37 Conclusión final El procesamiento contínuo con el software científico Bernese, la combinación de soluciones libres y el análisis riguroso de las combinaciones provee al usuario de las mejores coordenadas disponibles hasta el momento!!!

38 Posibilidades de posicionamiento a bajo costo
Soluciones para mejorar la exactitud de navegadores satelitales

39 DGPS Inverso Posicionamiento “diferencial” donde se aplican correcciones sobre las coordenadas (NO sobre las seudo-distancias) NO requiere guardar la observación: receptores MUY económicos Requiere las coordenadas y muy poca información extra (SVN/PRN del satélite observado y época) Además requiere lápiz y papel o un dispositivo donde guardar la época y los satélites (Laptop, Palm, teléfono celular moderno)

40 Prueba piloto 3 estaciones y 4 días de datos: 192 horas

41 Diferencial “tradicional”… con receptores NO tradicionales
Guardar las observaciones de FASE y postprocesar Vector de 3 Km., sesión de 15 minutos, repetida 25 veces : 0.60 cm. de error medio cuadrático Los navegadores NO pueden reemplazar a los receptores geodésicos de una frecuencia para aplicaciones centimétricas SÍ pueden dar coordenadas con un error menor a un metro.

42 ¡Rinex de un navegador! OBSERVATION DATA G (GPS) RINEX VERSION / TYPE 2002Mar Mauricio Gende :34:56 PGM / RUN BY / DATE ROOF MARKER NAME M ARKER NUMBER YO OBSERVER / AGENCY Navegador económico REC # / TYPE / VERS La propia del navegador ANT # / TYPE APPROX POSITION XYZ ANTENNA: DELTA H/E/N WAVELENGTH FACT L1/2 2 C1 L # / TYPES OF OBSERV INTERVAL END OF HEADER G 6G15G16G18G21G22G30 G 6G15G16G18G21G22G30

43 Modelos Ionosféricos utilizando los GNSS
Los satélites GNSS (GPS, GLONASS, Galileo) operan en dos frecuencias diferentes. La ionósfera es la principal fuente de error que afecta a estas señales por ser un medio dispersivo El retardo ionosférico es proporcional al sTEC (Contenido Total Electrónico en la dirección al satétlite) e inversamente proporcional al cuadrado de la frecuencia de la señal 1 m2 TEC

44 Modelo LPIM (GESA) Calibración Ionosfera
La frecuencia dual de los GNSS nos provee una determinación no-calibrada del TEC. Por medio del observable libre de geometría se determina el retardo ionosférico en la dirección de la señal (sTEC) Calibración Ionosfera

45 Modelos Ionosféricos para los GNSS
El retardo Ionosférico constituye la principal fuente de error para receptores GNSS que operan en simple frecuencia. Describiremos: Correcciones en el posicionamiento puntual con modelos regionales: Mapa Ionosférico Regional para América del Sur Correcciones en el posicionamiento diferencial con modelos locales: Implementación de un modelo generado a partir de las estaciones existentes: Europeas, Norte América y Región del Caribe

46 MAPAS DE VTEC PARA AMÉRICA DEL SUR
Esquema de Procesamiento: 50 Estaciones pertenecientes a América del Sur RINEX + Efemérides satelitales Procesamiento LPIM Mapas TEC

47 SIRGAS network, Courtesy of W. Seemüller, DGFI
Desde el 1 de julio de 2005, GESA ha iniciado un servicio experimental para proveer mapas de América del Sur Los productos están disponibles en Mapas horarios en formato jpg Película diaria, formato avi Grillado horario de 1ºx1º 10 días de demora Prueba piloto en el marco del proyecto SIRGAS SIRGAS network, Courtesy of W. Seemüller, DGFI

48 Mapa Ionosférico

49 POSICIONAMIENTO PUNTUAL Esquema SBAS (WASS, EGNOS)
Una de las estaciones perteneciente a la red se toma como estación prueba para realizar sobre ella las correcciones: CUIB (-56º,-15º) Utilizamos las grillas horarias para las correcciones ionosférica. Estimación del sTEC de la estación prueba: Corrección ionosférica a partir de los valores de VTEC obtenidos de las grillas (LPIM) Transformación del VTEC a sTEC en la estación prueba

50 Esquema de trabajo Retardo Ionosférico verdadero = estimado con la doble frecuencia de la estación de prueba Retardo Ionosférico calculado = estimado con el modelo LPIM (haciendo uso de la función de mapeo) Se analizan como afectan los retardos ionosfericos al posicionamiento puntual

51 Resultados Día calmo Día perturbado

52 Diferencia media entre el efecto ‘ionosferico verdadero’ y el modelo LPIM
Latitud Longitud Altura Día calmo 0.3 m 0.35 m 1.5 m Día perturbado 0.42 m 0.40 m 2.65 m

53 POSICIONAMIENTO DIFERENCIAL
Esquema de Procesamiento: RINEX + Efemérides satelitales Procesamiento LPIM DCB, obtención del sTEC

54 Estimación del sTEC de la estación prueba:
Corrección ionosférica a partir de los valores de VTEC obtenidos de los sTEC de las estaciones cercanas. Transformación del VTEC a sTEC en la estación prueba

55 Para comparar los resultados:
Esquema de trabajo El valor de sTEC estimado a través del modelo es incorporado al archivo RINEX (a la portadora L1) de la estación de prueba. Con la estación más cercana se calcula la posición (diferencial) de la estación de prueba: estimación L1 corregida Para comparar los resultados: Se calcula la posición diferencial de la estación prueba haciendo uso del observable libre de Ionosfera L3 (mejor resultado) Se calcula la posición diferencial de la estación prueba haciendo uso del observable L1

56 Resultados

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59 Conclusiones Implementar nuestros modelos Ionosfericos (LPIM) en la determinación de las coordenadas tiene una confiabilidad mejor a los 40 cm en coordenadas horizontales y 2.5 metros en coordenadas verticales. Implementar nuestra metodología en posicionamiento diferencial con L1 presenta una gran ventaja para bases medias (mayores a los 60 km y menores a los 600 km)

60 Gracias por su atención
Mariano: