Introducción de GPS y Estaciones Totales

¿Qué es GNSS? Sistema Global de Navegacion por Satélite (GNSS) Usado por los receptores para determinar su ubicación en cualquier parte de la tierra El Sistema de Satelites Incluye GPS (Estados Unidos) GLONASS (Russia) Galileo (Union Europea, No está completamente operacional todavía) Sistema Global de Navegación por Satélite

receptores GPS Generalmente existen 3 Tipos de receptores de GPS Navegación/Recreacional (Autónomo) (3m-15m)H, V? GPS, Localización ( GPS Diferencial - dGPS) (0.1m-3m) H, 2-3x más en V GPS, Precisión (Cinemática Tiempo Real -RTK) (30mm) o mejor, 3D! Para aplicaciones de Carreteras, Obras Públicas nos concentramos en los sistemas de GPS de Precisión. Depending on the application, there are three (3) different types or “grades” of GPS receivers: Navigation or Recreational: These receivers are your typical “fishing/hunting” type receivers Cinemática: parte de la mecánica que estudia el movimiento prescindiendo de las fuerzas que lo producen.

¿Es preciso? - SI!! Trimble dGPS: 0.1–3 m RTK:1–2 cm Explain corrections Autónomo GPS: 5–10 m

¿Cómo funciona? Móvil (s): - Maquinaria Bastón Vehículo Estación Base - The Base and Rover (s) receivers track or receive the same satellite signals AT THE SAME TIME. - The Base Station sends it’s position & observations via radio to the Rover. - Base station data and rover data are processed together in rover receiver to produce 3D vector - Base station position + vector = rover position - Result: ALL POSITIONS @ THE ROVER (S) ARE RELATIVE TO BASE POSITION

¿Cómo funciona? (explicación) La Base y el/los móvil reciben las mismas señales de los Satélites A LA MISMA VEZ. La Base manda su posición y observaciones vía Radio al móvil. La información obtenida de la Base y la información adquirida por el móvil es procesada junta por el móvil para producir un Vector en tercera dimensión (3D) Posicion de la Base + Vector = Posición del Móvil Resultado: LAS POSICIONES DEL MOVIL SON RELATIVAS A LA POSICION DE LA BASE How dGPS works: Base Station located on a known point Receiver computes difference between the SV measurement and the expected measurement and broadcasts the correction to a rover receiver via radio How do we have an expected measurement? Base Station Location Known SV Location Known Distance to SV therefore known

¿Qué se necesita? Precisión de GPS usa 2 receptores Además necesitas Receptor Base Receptor Móvil Además necesitas Antenas GPS Radios Antenas de Radio Explain GNSS

¿Qué es un Receptor de GPS modular? Separación de componentes Permite intercambiar antenas de Radio y de GPS Optimizar el uso Permanente, semi permanente, vehículo o para barcos Seguridad Accesible, seguro y protegido del ambiente exterior. Describe need for GPS ant, receiver, and radio at both base and rover before modular / smart

¿Qué es una antena inteligente de GPS? Unidad de GPS completamente Integrada Diseñado para ser montado facilmente sobre un bastón para aplicaciones Móviles Para un desempeño rápido y altamente móvil para estaciones de Base. El Receptor tiene incorporado: Receptor de señales GPS Antena GPS Radio Componente y antena Bateria removible Transmisor Bluetooth para operacion manos libres Rápido, Fácil de montar y desmontar para obras pequeñas que requieran movilización rápida.

Poniéndolo todo en perspectiva.… Calibración de Obra de GPS ¿Qué es una calibración? Define la relación entre coordenadas de GPS y las coordenadas locales de Norte, Este y Elevación. ¿Por qué es necesaria? Permite que varios GPS Móviles trabajen en una obra con coordenadas locales. ¿Qué se necesita para una calibración? Puntos de control localizados en la obra con coordenadas locales. Coordenadas GPS XYZ

¿Qué puede salir mal? Mala localización de la base - Mala observación de la Base equivale a correcciones malas del Móvil. Establecer la antena GPS de la estación base con una vista de 360° al cielo. Si la visibilidad es limitada entonces por lo menos asegurar tener una vista sin obstrucción de la línea del Ecuador. Trayectoria múltiple (Multipath) Evitar fuentes de trayectoria múltiple (desviación de la señal de GPS) Enlace de Radio Base-Móvil Radio “Campo Visual” Otras interferencias de señales de radio PDOP Dilución de Precision de la Posición (Geometría de los Satelites) Error Humano Mala posición de la Base o mala calibración. Change south to accommodate both north / south hemisphere GNSS applies to multipath, pdop

Estaciones Totales SPS Estaciones Totales se usan para trabajos de la mayor precisión requerida. Sumamente usadas en construcción de carreteras, líneas ferroviarias, puentes y proyectos de tuneles. La mayoria de los contratistas necesitan de ambos sistemas; de estaciones totales y sistemas de GPS Cuando un contratista va a comprar una estacion total deberian considerar seriamente una estacion universal SPS SPSx20 SPSx30 Talk about difference between x20 and x30 What kind of accuracy vs GPS? TS requires better control TS get less accurate over distance

¿Cómo funciona? Una Estación Total mide Ángulos y Distancias relativas a su posición. Por medio de la medición de Puntos de Control conocidos la ET puede calcular su posición relativa a esos puntos y su sistema de coordenadas. Puntos de Control usados deben ser de alta orden o precisión. En modo Robótico la ET mide la posición del prisma de referencia y reporta la posición via señal de radio al móvil. SCS900/GCS900 compara la posición actual con respecto al diseño y así calcula la cantidad de Corte/Relleno

Instalación de la Estación Total Mínimo, 2 puntos de control Los puntos Deben ser bien precisos. Para resultados óptimos se necesitaran multiples puntos de control para instalaciones múltiples de la ET. Evitar tener que añadir control adicional de ser posible. La ET se vuelve menos precisa a medida que la distancia aumenta entre lo que necesita ser medido. Limitaciones Óptica Curvatura de la tierra Errores al establecer la ET se conglomeran Should be high order control. What’s the purpose of using TS otherwise, unless environmental.

Instalación de la Estación Total 2 tipos de instalación por lo general Puntos de Control Conocidos – ET encima de uno de los puntos y observar el otro punto con un prisma. Localización Arbitraria – ET en un punto desconocido y observar 2 puntos de control conocidos con un prisma. Should be high order control. What’s the purpose of using TS otherwise, unless environmental.

Instalación de ET – Puntos de Control Conocidos A Favor Solo necesita observar un punto para establecer la posición del instrumento Instalación rápida por la razón que solo hay que observar un punto de referencia. En Contra Restringido en cuanto a donde poner el instrumento Díficil de establecer el trípode ya que requiere alta precision para ubicar la ET exactamente encima del punto de control Debe medirse la altura del punto al eje central del instrumento Se debe tener otro punto no usado en la instalación para chequear que la instalación del instrumento haya sido correcta. Must measure instrument height

Instalación de ET– Punto Arbitrario A Favor Libertad de donde poner el instrumento Fácil instalación del Trípode No hay que medir la altura del instrumento En Contra Deber observar 2 puntos de control para establecer la posición – Toma más tiempo Se debe tener otro punto no usado en la instalación para chequear que la instalación del instrumento haya sido correcta. Este es el método más frecuentemente usado en la construcción. This is easiest way (use this most often)

Instalación de ET– Punto Arbitrario CP1 CP2 MAL! Ángulo de Resección <30 grados

Instalación de ET– Punto Arbitrario CP1 BUENO! Ángulo de Resección 30 – 150 grados CP2

¿Qué puede salir mal? Mala instalación Mala localización de la ET Que la Estación Total este fuera de calibración Realizar regularmente todas las calibraciones del instrumento permitida al usuario. Mala instalación Ángulo Horizontal fuera de tolerancia Necesitamos precisiones altas. No acepte instalaciones fuera de tolerancia aunque la desviación de los puntos sean aceptables. Chequea la calibración del instrumento de ser necesario. Mala localización de la ET Instalar la ET con alta visibilidad al objetivo Móvil y limita las obstrucciones. No ponga el instrumento cerca de compactadores que usan vibración. Trípode Débil Se necesita un trípode resistente y pesado que tenga una tapa solida de metal Nunca use uno de Aluminio

Estación Total contra GPS Rigurosidad Menos Riguroso (tiene partes que se mueven y requiere mantenimiento) Resistente al Agua y al Polvo Riguroso (no tiene partes que se muevan) A prueba de Agua y el Polvo Alcance 700m Robotic 350m Control de Maquinaria Típico 2-5km Precisión 3mm 20mm Instalación Instalación diaria rápida Requiere de infraestructura inicial Campo de Vista Campo visual en línea con el instrumento Vista al Cielo Ruggedness of solution (TS not fully water proof, can’t drop it, and has maintenance – moving parts) Put numbers in the accuracy boxes Initial setup vs daily setup

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